<사진. 대장균 세포들에 대해 저항성을 지니는 나노 크기의 알루미나
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

박테리아가 표면에 달라붙는 것을 막아주는 새로운 기술

달라붙지 않는 팬(pan)이 요리사들에게 뛰어난 발명품이었던 것처럼 박테리아가 달라붙을 수 없게 하는 나노 크기의 표면이 식품을 가공하는 과정이나 의약품 및 심지어는 해운산업에도 응용될 수 있을 것으로 보인다.

코넬대(Cornell University)의 연구진과 렌셀러 폴리테크닉대(Rensselaer Polytechnic Institute)의 연구자들의 공동 연구를 통해 개발된 이 기술은 금속 표면의 표면 에너지와 전기 속성을 변화시켜 박테리아에 대한 저항성을 증가시키고 바이오필름의 형성을 억제하는 나노크기의 포어(pore)를 만들기 위해 양극산화(anodization)*라 불리는 전기화학적 공정을 이용했다. 이 포어들은 15나노미터 크기의 정도로 매우 작다. 참고로 종이 한 장의 두께가 10만 나노미터이다.

연구자들은 알루미늄을 상대로 양극산화 과정을 적용하는 경우, 알루미나(alumina)라 불리는 나노포어 표면이 만들어지고, 이들은 잘 알려진 병원균인 대장균O157(Escherichia coli O157)과 리스테리아 모노사이토진(Listeria monocytogenes)이 표면과 결합하는 것을 막아주는데 효과적이라고 Biofouling에 실린 논문을 통해 설명했다. 이번 연구는 또한 어떻게 나노 크기의 포어가 박테리아에 대해 저항성을 지니는지에 대해서도 설명하고 있다.

이와 관련해 이 논문의 저자이자 식품 공학과 교수인 Carmen Moraru는 "이것은 아마도 금속 표면에 나노 구조를 만들어내는 가장 저렴한 방법 중 하나일 것"이라고 말했다. 이 랩의 연구자 중의 한 명인 Guoping Feng 역시 이 논문의 저자 중의 한 명이다. 박테리아의 결합을 막는 가장 저렴한 방법을 찾는 것은 특히 바이오 의학이나 식품 처리 등의 분야에 있어 중요하다. 이에 대해 Moraru는 "현재의 식품 산업은 적은 이윤을 남기는 제품들을 만들어내고 있다. 따라서 이용할 수 있는 기술이 적절하지 못하다면 이를 현실적으로 적용시키는 것은 매우 어렵다"고 말했다.

양극 이온화된 금속들은 바이오필름(박테리아들이 군집을 이루어 표면에 달라붙고 이를 제거하기 어려울 정도로 결합해 있는 상태)의 형성을 억제하고 청결함을 유지해야 하는 분야에 있어 적극 응용될 수 있다. 화학적 방법이나 박테리아 살충제 등을 이용한 방법 등 박테리아들이 표면에 결합하는 것을 막아줄 수 있는 다른 전략들이 있지만, 이들의 응용에는 한계가 있으며 특히 식품 포장의 경우에는 더욱 그러하다. 식품 포장의 경우 표면은 반드시 식품 안전에 관련된 규정을 준수해야 한다.

양극 이온화된 금속은 선박에 조류 등이 달라붙는 것을 막아주는 등의 해양 관련 분야에도 적용될 수 있다. 향후의 연구는 박테리아에 대한 이들 표면들의 반발력에 대한 연구와 이러한 목적을 위해 양극 이온화된 재료를 이용하는 것에 대해 집중될 것이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr