KAIST, 산화그래핀의 세균 세포막만 파괴하는 항균 원리 첫 규명

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = KAIST 신소재공학과 김상욱 교수와 생명과학과 정현정 교수 공동 연구팀은 산화그래핀(Graphene Oxide·GO)이 세균에만 선택적으로 붙어 파괴하면서 인체 세포에는 영향을 주지 않는 원리를 규명했다고 25일 밝혔다.

산화그래핀은 머리카락보다 훨씬 얇은 탄소 나노소재로 물에 잘 섞이며 다양한 기능을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 이번 연구는 그간 알려지지 않았던 그래핀의 선택적 항균 작용을 분자 수준에서 최초로 입증했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 산화그래핀이 자석이 특정 금속에 붙듯 세균 세포막에만 달라붙는 것을 확인했다. 산화그래핀 표면의 산소 작용기가 세균막 내 특정 인지질인 POPG 성분과 결합하기 때문이다. 이로써 세균만을 선택적으로 표적으로 삼아 파괴한다.

이 원리를 응용한 산화그래핀 나노섬유는 항생제 내성 슈퍼박테리아를 포함한 다양한 병원성 세균의 성장을 억제했다. 동물 실험에서도 염증 반응 없이 상처 치유 효과가 관찰됐다.

또한, 해당 소재를 적용한 섬유는 여러 차례 세탁 후에도 항균 성능을 유지해 의류, 의료용 섬유 등 다양한 산업에 응용 가능성을 보여줬다.

현재 그래핀 항균 기술은 ㈜소재창조가 출시한 그래핀 항균 칫솔을 통해 상용화되었으며, 1000만 개 이상 판매되며 기술력을 입증했다. 2024년 파리 올림픽 태권도 시범단 도복에도 그래핀 텍스(GrapheneTex) 소재가 적용되었고, 향후 주요 국제 스포츠 행사에서 고기능성 의류로 활용될 예정이다.

김상욱 교수는 “화학 성분 없이도 안전하면서 세균만 선택적으로 제거하는 기술을 통해 의료용 섬유, 웨어러블 기기 등 무한한 확장 가능성이 있다”고 말했다.

이번 연구는 차수진 박사과정과 정주연 석박통합과정이 제1 저자로 참여했으며, 재료과학 분야 권위지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 3월 2일 자에 게재됐다. 세계 나노기술 포털 Nanowerk도 ‘산화그래핀은 인체 조직에 무해하면서 세균만 파괴’라는 제목으로 조명했다.

과기정통부의 나노·소재기술개발, 개인기초연구, 중견연구자지원 사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 차세대 항균 소재 개발에 큰 전기를 마련했다.

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