Electrospinning/Electrospray

광감응 항균성 고분자 나노섬유

작성자
nanonc
작성일
2015-10-06 02:56
조회
4093
- SiteLink #2 : http://www.yeskisti.net/yesKISTI/Briefing/Trends/View.jsp?cn=GTB2007010140&SITE=KLIC
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광감응 항균성 고분자 나노섬유

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-01-04

  
빛을 쬐어주면 항균섬유로 돌변하는 고분자 나노섬유가 체코(Czech) 찰스대학(Charles University)의 지리 모싱거(Jiri Mosinger) 연구진에 의해 개발되었다.

영국화학회에서 발행하는 재료화학저널(J. Mater. Chem.) 최신호에 게재된 연구보고서에 따르면 연구진은 광민감성 분자로 알려져 있는 포피린(porphyrin)을 고분자 나노섬유에 담지시켜서 항균성 고분자 나노섬유를 완성했다. 고분자 나노섬유는 비표면적이 크고, 가벼울 뿐만 아니라 가격도 저렴해서 최근 들어 여러 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있는 물질이다.

연구진이 사용한 5,10,15,20-테트라페닐포피린(tetraphenylporphyrin; TPP)은 단일항 산소(singlet oxygen)를 잘 만들어내는 물질로 알려져 있다. TPP에 자외선을 쬐어주면 활성화 TPP가 생성된다. 활성화 되었다는 것은 잉여 에너지를 획득했다는 것을 의미하므로 이를 발산해야만 안정한 상태로 돌아갈 수 있다. 활성화 TPP는 에너지가 넘치는 개구쟁이 소년과 같아서 주변에 있는 산소에게 짓궂은 장난을 쳐서 매우 불안정하고 반응성이 높은 단일항 산소로 만들어 버린다.

안정한 상태(바닥 상태)의 산소를 ‘삼중항 산소(triplet oxygen)’ 라고 한다. 활성화 TPP는 잉여 에너지를 삼중항 산소에게 전달하고 안정한 상태로 돌아간다. 하지만 잉여 에너지를 전달받은 삼중항 산소는 얌전했던 모습을 잃고 단일항 산소로 돌변한다. 단일항 산소는 대상을 가리지 않고 공격하는 호전적인 화학종이기 때문에 박테리아의 성장을 억제하거나 죽이기도 한다. 연구진은 TPP를 이용해 강력한 산화력을 지닌 단일항 산소를 만들어냄으로서 고분자 나노섬유를 박테리아 오염으로부터 안전하게 보호하고자 했다.
연구진은 항균성 고분자 나노섬유의 항균활성을 확인하기 위해 대장균 배양 실험을 실시했다. TPP로 도핑한 고분자 나노섬유를 대장균(Escherichia coli)과 함께 접종한 배지를 준비해서 일부는 암실에서 배양했고, 나머지는 150W 할로겐 램프를 켠 상태에서 배양했다. 두 배지 시료 모두 섭씨 37도의 동일한 조건에서 배양한 후 대장균 증식 상태를 비교했다. 빛의 유무를 제외한 나머지 조건은 동일했지만 결과는 확연히 달랐다. 암실에서 배양한 배지는 대장균으로 뒤덮여 있었다. 하지만 밝은 곳에서 배양한 배지는 전혀 대장균으로 덮혀 있지 않았거나 적어도 고분자 나노섬유 주변은 대장균으로 덮여 있지 않았다. 이는 빛에 의해 생성된 단일한 산소 때문에 대장균이 증식에 실패했다는 것을 의미한다.
연구진의 새로운 접근방식을 이용하면 저렴한 비용으로 넓은 면적의 표면을 멸균 상태로 유지할 수 있다. 따라서 약품 포장이나 상처 치료용 붕대처럼 멸균 상태를 유지하거나 강화할 필요가 있는 제품에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 보인다. 게다가 감광제로 사용한 포피린 화합물은 인체에 무해하기 때문에 환경 오염이나 독성을 걱정할 필요도 없다. 하지만 새로운 포피린을 도핑한 고분자 나노섬유의 항균성이 대장균에 대해서만 확인된 상태이기 때문에 아직 실용화 여부를 확신하기에 이르다. 대장균보다 독성이 강한 다른 병원성 세균에 대한 유효성이 검증되어야만 실용화를 장담할 수 있을 것이다.
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J. Mater. Chem., 2007, 17, 164 - 166, DOI: 10.1039/b614617a
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