나노플라스틱이 폐세포를 60분만에 파괴

KBSI·전남대, 나노플라스틱 표면전하에 의한 폐포세포 영향 실시간 분석

플라스틱.

[파이낸셜뉴스] 플라스틱의 역습이 심각하다. 편리하게 사용하다 무분별하게 버려진 플라스틱이 물리적·화학적 요인으로 미세한 나노플라스틱으로 쪼개지면서 인간을 공격하고 있다.

한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 이성수 박사 연구팀과 전남대학교 생물학과 김응삼 교수 연구팀은 양전하를 띈 나노플라스틱이 폐세포를 파괴한다고 17일 밝혔다.

연구진은 폐세포 실험에서 양전하를 띈 나노플라스틱이 60분만에 세포 형태를 불규칙적으로 변화시키고 세포 벽이 무너지면서 죽어가는 것을 확인했다.

나노플라스틱은 그 크기가 200분의 1㎜부터 1만분의 1㎜ 이하까지 매우 작아 공기 중에 날아다니면서 호흡을 통해 폐의 상피세포에 흡수·축적된다. 폐포 상피세포에 축적된 나노플라스틱은 여러 질환을 일으키는 것으로 알려져 있지만, 세포 내에서 어떤 작용으로 질환을 일으키는지 정확하게 알려지지 않았다.

가장 왼쪽은 나노플라스틱을 처리하지 않은 정상 폐포 상피세포의 모습이다. 음전하 나노플라스틱(nPS-NPs/빨간색)에 의해서는 정상적인 세포 형태의 변화와 함께 악영향은 없는 것으로 관찰되나(15분, 60분), 양전하 나노플라스틱(pPS-NPs/파란색)은 세포 형태를 불규칙적으로 변화시키고 세포사멸이 발생하는 것을 확인(60분)할 수 있다. 세포핵(N)은 둥근 점선으로 표기되었다. 상단은 수축이완 자극이 없는 상황이며, 하단은 15%의 수축이완 자극이 있는 상태에서의 변화과정이다. KBSI 제공

연구진은 인간 호흡 주기와 비슷하게 주기적으로 수축·이완되는 세포 배양 환경을 만들어 폐포 상피세포를 실시간으로 분석했다. 그 결과 나노플라스틱의 전기적 성질에 따라 폐포 상피세포의 변화에 큰 차이가 있음을 확인했다.

나노플라스틱 표면이 음전하를 띠는 경우에는 폐포 상피세포 내에서 한 방향의 규칙적인 섬유 구조를 자라게 해 세포를 신장시키지만 세포 자체에 미치는 악영향은 없었다. 그러나 양전하를 띠는 나노플라스틱은 세포 내에서 불규칙적인 섬유구조를 자라나게 했다. 또한 세포 내에 과도한 활성산소 생성을 유도해 세포를 죽였다.

폐포 상피세포를 관찰하기 위해 KBSI 광주센터의 '3차원 홀로토모그래피 현미경' 기술과 레이저 공초점 현미경 등의 분석장비가 사용됐다.

3차원 홀로토모그래피 현미경 기술은 빛에 대한 굴절률을 이용해 세포의 구조를 정량적·정성적으로 분석할 수 있다.

살아있는 상태의 세포를 별도의 전처리 과정 없이도 실시간으로 분석할 수 있다는 것이 가장 큰 강점이다. 이러한 강점을 이용해 다양한 질환의 발병과정을 이해하고, 이에 따른 치료제 개발 연구에도 최근 많은 역할을 하고 있다.

이번 연구결과는 나노 분야 국제학술지 '나노 레터스'에 최근 게재됐다.

미세플라스틱의 표면 전하에 의한 폐 세포 독성 유발 모식도. KBSI 제공

[e-mail] 김만기 기자

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