twitter naver_post kakao_plus

항균제 기능을 갖춘 규조, 제거하기 어려운 미생물막 처리 가능해

   김효은 기자   2018-11-01 14:26
▲미생물막은 심각한 감염을 유발할 수 있으며 항생제나 소독제로도 완전히 제거하기 어렵다(출처=123RF)

한 연구팀이 이 미생물막을 제거할 수 있는 새로운 방법을 개발했으며 이 제품은 소독약에 비해 상당한 효능을 보이고 있다. 미생물막이란 기기 및 어떤 물체 표면에 있는 미생물에 의해 만들어지는 것으로써 심각한 감염을 유발할 수 있다.

일리노이대학 연구팀은 뻣뻣한 미생물막을 제거하기 위해 규조와 과산화수소, 산화망간으로 구성된 새로운 방법을 개발했다.

미생물막을 제거하는 새로운 방법

표면에 있는 미생물 균체가 서로 결합되면 환경의 영향에 적응할 수 있는 시스템을 만들 수 있게 된다. 이 시스템을 세포외 중합체의 매트릭스로 구성된 미생물막이라고 부른다. 육안으로 본 미생물막은 검정색이나 노란색 점이 뿌려진 것처럼 보이며 실균제로도 벗겨내기 어렵다.

미생물막은 탄성 구조를 띠고 있기 때문에 항생제와 살균제로도 완전히 제거할 수 없으며 인간의 건강을 위협한다. 한편, 일리노이대학 연구팀은 이 미생물막을 제거할 수 있는 효과적인 방법을 개발했다. 이 방법은 의료 기기 살균에도 탁월한 효과를 보이고 있다.

“미생물막을 제거하는 데는 상당한 노력이 필요하다. 의료용 기기나 임플란트의 막힌 공간에 이 같은 미생물막이 있다고 상상해보자. 제거하기 매우 어려울 것이다”라고 이번 연구의 저자 공준준 화학과 교수는 말했다.

연구팀은 미생물막을 제거할 수 있는 기본적인 솔루션을 조사했다. 그리고 규조라고 하는 단일 세포 조류가 미생물막 시스템을 파괴하고 미생물막 내부로 활성 화학물질을 전달할 수 있다는 것을 발견했다.

연구팀이 선택한 규조는 속이 비어있는 구조이며 다공성이고 막대 모양을 띠고 있다. 그리고 이 조류는 거품을 만들기에 충분한 표면을 가지고 있다.

구조와 거품

사람이 사용하는 수많은 소독제 중 하나는 과산화물의 가장 단순한 형태인 과산화수소다. 연구팀은 미생물막을 제거하는 활성 화학물질로써 과산화수소를 사용하는 동시에, 미생물막이 발생할 여지가 있는 규조의 일부 속성은 제거해야 했다. 따라서 연구팀은 과산화수소와 화학적으로 작용하는 산화망간으로 만든 나노시트를 규조에 포함시켰다.

이 두 가지 화합물이 서로 반응하면 규조 내부에서 미세거품이 만들어져서 산소가 발생한다. 이 같은 작용은 미생물막의 표면적과 내부 구조를 파괴하기에 충분한 힘을 가지고 있다. 이 같은 원리로 미생물막을 제거할 수 있는 미세거품 수세미처럼 작용하는 맞춤형 규조를 만들었다.

공 교수는 “산화망간 나노시트에 입자를 넣고 과산화수소와 혼합했다"며 "이 혼합물을 미생물막의 표면에 적용시켰다. 규조가 미생물막의 내부 구조를 깨뜨리면 거품이 발생하고 과산화수소 진입이 용이해진다”고 설명했다.

연구팀에 따르면, 미세거품 수세미는 화학물질 대신 미생물막의 기계적 측면을 공략해 성공적으로 제거할 수 있었다.

그리고 이번 연구 결과를 통해 임상의들은 임상적 환경에서 미생물막으로 만들어진 부드럽고 끈적거리는 물질인 치석 제거에 미세거품 수세미를 적용할 수 있을 것으로 보인다.

▲규조와 과산화수소, 산화망간으로 미생물막을 제거할 수 있다. (출처=123RF)

미생물막이 위험한 이유는 무엇인가?

박테리아로 만들어진 미생물막은 감염성으로써 병원 환경에서 발생하는 감염의 원인이 된다. 미국 국립보건원(NIH)에 따르면 모든 미생물 감염의 65%, 만성 감염의 80%는 미생물막과 관련이 있다.

여러 가지 박테리아 계통이 생체 또는 비생체 표면에서 공존하는 경우, 외부의 힘에 의해 파괴되지 않도록 스스로 보호하는 시스템을 만들어낸다.

미생물막 시스템이 만들어지기 위해서는 여러 가지 단계를 거친다. 이 형성 단계에서 여러 박테리아는 서로 소통을해 협력적으로 작용하는 유전자를 발현시킨다. 이 때문에 항생제와 면역 세포로도 쉽게 미생물막을 제거할 수 없는 것이다.

다음은 미생물막을 만들고 감염성 질병을 유발할 수 있는 여러 가지 박테리아 계통이다.

1. 인플루엔자균

인플루엔자균은 침습성 감염 또는 세균이 없이도 인체 여러 부위에 감염을 유발할 수 있다. 2009년 연구에 따르면, 인플루엔자균이 체내에서 미생물막을 만들 수 있으며 면역 체계까지 공격을 한다.

2. 대장균

도처에서 볼 수 있는 광범위한 박테리아다. 이 병원균은 위장, 호흡기, 요로 감염을 유발할 수 있다. 미생물막 형성의 원인이 되는 대장균은 미생물막 시스템을 강화하는 기능을 한다. 대장균이 만들어낸 두꺼운 미생물막은 항생제로도 뚫을 수 없다.

3. 녹농균

주위 환경에서 쉽게 볼 수 있는 박테리아 계통이다. 녹농균은 입원 환자나 면역 체계가 약한 사람들에게 치명적인 위협이 된다. 녹농균이 심감한 감염을 유발하게 되면 환자는 폐렴과 같은 합병증에 걸릴 수 있다. 그리고 녹농균이 만든 미생물막은 항생제 내성이 강하다.

[메디컬리포트=김효은 기자]

베스트 뉴스
내가 본 기사