[환경미디어= 황원희 기자] 그래핀 방패는 입자가 폐수처리장에서 항생제 내성균과 유동성 항생제 내성 유전자를 파괴할 수 있도록 한다.

 

▲ 전자현미경을 통해 미세 구체에 의해 갇힌 대장균 박테리아를    볼 수 있다.

라이스 대학에서 이 같은 전략을 발표하면서 랩, 트랩, 잽(wrap, trap, zap) 이라는 이름을 붙여 눈길을 끈다.

 

라이스의 환경과학자 페드로 알바레즈(Pedro Alvarez)와 얄레이 장(Yalei Zhang) 상하이 통지대 환경공학과 교수는 엘스비에어 학술지 워터리서치에 그래핀 산화물로 쌓인 마이크로스피어를 소개했다.

 

NEWT(Nanosystems Engineering Research Center for Nonomati-Enabled Water Treatment)의 알바레즈와 그의 연구 협업자들은 2013년 폐수처리 공장에서 항생제에 내성이 있는 '슈퍼버그'를 처음 발견한 이후 이를 해소하기 위해 노력해왔다.

 

알바레즈는 "슈퍼버그는 폐수처리장에서 번식해 폐수가 살균되고 죽으면서 세포외 ARG(항생제 내성 유전자)를 방출하는 것으로 알려져 있다"고 밝혔다. 이러한 ARG들은 그 후 배출되어 수용 환경에서 토착 박테리아를 변형시킬 수 있는데, 이는 저항성 저수지가 된다.

 

따라서 연구진은 세포외 ARG의 방출을 최소화하여 폐수처리장에서 발생하는 항생제 내성의 확산을 완화하는 데 목표를 두고 있다.

 

라이스 연구소는 구체들 즉 질소 도핑 그래핀 산화물로 포장된 비스무트, 산소, 탄소 핵인 다제 내성 대장균 박테리아와 2차 폐수 유출액에서 분해된 플라스미드-인코딩 항생제 내성 유전자를 공개했다.

 

그래핀으로 포장된 구체는 ROS(반응성 산소종)의 3배를 생성해 폐수 악성물질을 죽인다.
구체 자체는 광촉매 성질을 갖고 있어 빛에 노출되면 ROS를 생성하는데 실험실 테스트에 따르면 구체를 감싸는 것은 용액 소독 능력을 줄이는 ROS 스캐빈져의 능력을 최소화하는 것으로 나타났다. 

 

연구원들은 표피에 질소를 도포하면 박테리아 포획 능력이 증가하여 촉매구체들이 이를 죽일 수 있는 가능성이 더 커진다고 말한다. 강화된 입자들은 즉시 죽은 박테리아에 의해 방출된 저항성 유전자를 유출물을 오염시키기 전에 잡아내고 분해한다. 

 

한편 이 연구는 국립과학재단, 중국 국립자연과학재단, 중국 국가핵심연구개발프로그램(National Key R&D Program) 등이 지원했다.
 

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