인체 유해 형광염색 없이 물질 진동에너지로 미세플라스틱 추적관찰
미세먼지 같은 환경오염물질들에도 적용이 가능

편리함 때문에 자신도 모르게 사용하는 플라스틱이 쓰레기가 돼 환경 뿐만 아니라 생물체에게도 심각한 영향을 미치고 있다. 더군다나 코로나19로 인해 플라스틱 쓰레기는 폭증하고 있다. 버려진 플라스틱은 잘게 쪼개져 미세플라스틱이 돼 심각한 환경오염 원인이 되고 있다. 인체에도 쉽게 축적되는 미세플라스틱이 어떻게 축적되고 어떻게 체내에서 이동하는지 실시간으로 손쉽게 관찰할 수 있는 방법을 국내 연구진이 개발했다.

한국기초과학지원연구원, 한국생산기술연구원 청정기술연구소, 기초과학연구원(IBS) 분자분광학 및 동력학연구단, 고려대 화학과, 분석전문기업 유니오텍 공동 연구팀은 별도의 처리 없이도 체내 흡수된 미세플라스틱의 위치, 이동과정, 축적상태를 실시간으로 추적·관찰할 수 있는 레이저 이미징 기법을 개발했다고 3일 밝혔다. 미세플라스틱과 세포 소기관의 움직임을 동시에 볼 수 있는 첫 분석법인 이번 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경 과학과 기술’ 3월 1일자에 실렸다.

기존에는 미세플라스틱의 생물학적 영향과 독성을 파악하기 위해 미세플라스틱과 생체기관에 각각 서로 다른 형광물질을 염색해 관찰했다. 문제는 형광 염색과정이 복잡하고 장시간 추적 관찰이 어려울 뿐만 아니라 형광물질 자체에 독성 가능성이 있다는 점이다.

이에 연구팀은 형광 염색 없이 물질의 고유 진동에너지를 이용해 서로 다른 화학성분을 가진 입자를 영상화할 수 있는 ‘다색 카스(CARS) 이미징’ 기술을 개발했다. 카스 이미징 기술은 이미 사용되고 있는 기술이지만 이미징 속도가 느려 미세입자의 움직임을 관찰할 수 없었는데 연구팀은 레이저 스캐닝 방식을 접목해 이미징 속도를 기존보다 50배 빠르게 했다. 이에 세포 내 흡수된 미세플라스탁과 세포 소기관의 생체 움직임을 수십 초 간격으로 관찰할 수 있게 됐다

실제로 연구팀은 염색하지 않은 2마이크로미터(㎛) 크기의 폴리스티렌을 인간 골세포에 흡수시킨 뒤 확산되는 과정을 관찰하는데 성공했다. 또 예쁜꼬마선충에 미세플라스틱을 흡수시킨 뒤 조직 침투여부와 이동상황을 관찰하는데도 성공했다.

이한주 기초과학지원연구원 박사는 “이번 기술은 실제 환경에서 발견되는 다양한 종류, 미세플라스틱의 생체 분석 연구에 활용하는 것은 물론 미세먼지 같은 환경오염인자 노출 평가, 유해성 규명 연구와 환경오염물질 관리 정책 수립을 위한 과학적 근거를 제공해줄 것”이라고 말했다.