나노기술 및 정책 정보

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항생제의 대안을 찾는 것은 연구 커뮤니티가 직면한 가장 큰 과제 중 하나임. 박테리아는 이러한 약물에 점점 더 내성을 보이고 있으며 이 내성으로 인해 전 세계적으로 25,000 명이 넘는 사망자가 발생하고 있음.

프랑스의 그르노블 대학교(University of Grenoble), 독일의 자를란트 대학교(University of Saarland)와 호주의 로열 멜버른 공과대학교(RMIT University) 공동연구팀이 금 나노입자로 박테리아의 기계적 변형을 유도하여 박테리아를 죽일 수 있는 메커니즘임을 발견했음. 이 연구의 결과는 나노입자의 항균 효과를 이해하고 살균제로 새로운 물질을 찾으려는 노력에 돌파구가 됨.

고대 이집트 시대부터 금은 다양한 의료 분야에서 사용되었으며 최근에는 암과 같은 질병을 진단하고 치료하는 데 사용되었음. 이것은 금이 화학적으로 불활성인 물질이기 때문임. 즉, 금이 유기체와 접촉할 때 반응하거나 변하지 않기 때문임. 과학계에서 나노입자는 종양을 가시화하는 능력과 나노 의학에서의 응용으로 활용도가 매우 높음. 이 새로운 연구는 화학적으로 불활성인 나노입자가 세포벽을 변형시키는 물리적 메커니즘 덕분에 박테리아를 죽일 수 있음을 보여줌. 이를 증명하기 위해 연구진은 실험실에서 거의 완벽한 구체 모양의 금 나노입자를 합성하고 별 모양의 다른 것들은 모두 100 나노미터 크기로 합성했음. 연구팀은 이 입자가 살아있는 박테리아와 어떻게 상호 작용하는지 분석했음. URV 화학 공학과의 연구원인 Vladimir Baulin은 박테리아가 이러한 나노입자의 존재 하에서 죽기 전에 공기가 배출되는 공처럼 변형되고 수축되는 것을 발견했음. 연구원들은 박테리아의 세포벽이 자발적으로 폭발한 것처럼 대규모 누출 후에 죽은 것을 관찰함. 과학자들은 물리적 메커니즘이 박테리아의 죽음을 초래할 수 있다고 생각해왔음. 결과적으로, 그들은 개별 나노입자의 균질한 층이 박테리아의 세포벽에 충분한 기계적 장력을 가하여 폭발할 때까지 다른 지점에서 부풀려지는 풍선처럼 늘어나면서 겉보기에 터지는 것처럼 보이는 방법을 분석하기 위해 수치 시뮬레이션을 수행했음. 이 가설을 확인하기 위해 연구원들은 100nm 금 나노입자와 접촉했을 때의 반응을 평가하기 위해 박테리아 세포막의 인공 모델을 만들었음. 연구팀은 모델이 완전히 붕괴될 때까지 자발적으로 수축되어 나노입자가 박테리아의 세포막에 기계적 스트레치를 적용한다는 가설을 입증했음을 주장함.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ ("Antibacterial Action of Nanoparticles by Lethal Stretching of Bacterial Cell Membranes") 지에 게재됨