감염 예방 가능한 피부 일체형 항균 나노 패치 개발
- 감염을 막으면서도 피부의 습도와 감각을 유지할 수 있는 구리 나노메쉬 패치 개발
- 현재의 항균 제품 및 마스크나 의류 등 다양한 분야에 활용 기대
□ 한-일 국제 공동연구진이 감염을 예방하면서도 피부 고유의 상태와 감각을 유지할 수 있는 항균 나노메쉬 패치를 개발하였습니다.
□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 감염병연구센터 권오석 박사팀이 일본 동경대학교(이하 동경대) 전자공학과 타카오 소메야(Takao Someya) 교수팀, 한국전자통신연구원 김재준 박사와 국제 공동 연구를 통해 세계 최초로 피부일체형 항균 나노메쉬 패치를 개발하였습니다.
□ 코로나19, 원숭이 두창을 비롯한 신‧변종 감염병이 일상을 위협하면서 각종 오염원으로부터 손쉽게 자신을 보호할 수 있는 항균 기술에 관한 관심이 높아지고 있으며, 지금까지는 알코올류를 이용한 소독과 위생장갑 등을 활용한 병원균 차단이 주를 이루어왔습니다.
ㅇ 알코올 소독은 일시적으로 병원균을 제거할 순 있지만 이후 감염원에 다시 노출되는 경우 재오염을 막을 수 없으며, 수분 증발로 인해 피부를 건조하게 만든다는 단점이 있습니다.
ㅇ 위생 장갑 등 보호 제품을 착용하는 경우, 피부는 오염원으로부터 보호받을 수 있지만, 표면 오염으로 인해 오히려 교차감염원이 될 수 있으며, 안쪽에 땀이 차고 피부감각을 떨어뜨린다는 단점이 있습니다.
ㅇ 이와 더불어 최근 항균 효과가 입증된 구리(copper)를 이용한 항균 제품이 각종 손잡이나 버튼을 표면을 보호하는데 널리 쓰이고 있지만, 피부를 보호할 수 있도록 이용하기 위해선 장갑과 같은 형태로 착용해야만 하는 한계가 있습니다.
□ 웨어러블 기술의 발달과 함께 피부일체형 소재와 기술이 다양하게 개발되고 있으나 항균성에 초점을 맞춘 것은 제한적이며, 특히 장시간 피부를 보호하고 피부의 상태와 특성을 유지할 수 있는 기술은 극히 희박합니다.
□ 이번에 국제 공동 연구팀이 개발한 항균 나노메쉬 패치는 피부에 밀착되어 높은 항균성을 가지면서도 피부의 상태와 감각 유지가 가능하였습니다.
ㅇ 신축성 고분자(Polyurethane) 메쉬 나노섬유에 항균성 물질인 구리를 코팅하고, 접착성 고분자(Polyvinylalcohol) 나노메쉬를 이용해 피부에 일체화가 가능합니다. 또한 피부에 일체화된 상태에서도 구리 나노 메쉬의 다공성 구조로 인해 피부 고유의 습도와 열적 감각을 유지할 수 있습니다.
ㅇ 높은 항균성을 가져 구리 나노메쉬에 노출된 대장균 박테리아는 1분 뒤 99.999%가 소멸하였으며, 인플루엔자 A 바이러스는 10분 뒤 같은 수준의 소멸 효과를 나타내었을 뿐만 아니라 반복된 사용에도 유사한 효과를 나타내며 높은 안정성을 보였습니다.
□ 개발된 항균 나노메쉬 패치는 기존의 항균 기술 시장을 대체하고 나아가, 향후 마스크나 의류 등 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대되고 있습니다. 더불어, 기존의 항균 필름처럼 피부가 아닌 제품 표면의 항균화에도 활용이 가능할 것으로 전망되고 있습니다.
□ 공동 연구책임자인 권오석 박사는 “이번 연구성과는 항균성이 잘 알려진 구리 나노구조에 피부 일체화를 가능하게 하는 나노메쉬 기술을 더한 융합형 연구성과”라며,
ㅇ “현재 위생장갑이 가진 표면 오염이나 땀이 차는 현상 같은 단점 없이 피부를 감염성 병균들로부터 장기간 보호할 수 있어 향후 항균 보호 시장에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔습니다.
□ 이번 연구는 다양한 분야의 세계적인 종합저널인 Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS, IF 12.291) 2022년 6월 9일자 게재되었습니다.
ㅇ 논문명 : Antimicrobial second skin using copper nanomesh (첨부파일 참조)
ㅇ 저자정보 : (교신저자) 생명연 권오석 박사·동경대 Takao Someya 교수, (제1저자) 동경대(現 한국전자통신연구원) 김재준 박사·생명연 하시영 박사
< 그림 설명 >
- 그림 1. 피부와 일체화된 구리 나노메쉬 패치와 다양한 표면 위의 대장균 비교
A. 피부 위 일체화된 구리 나노메쉬 패치
B. 지문 위 부분코팅된 구리 나노메쉬 패치
C. 고분자 필름 위의 대장균
D. 구리 필름 위의 손상된 대장균
E. 고분자 나노메쉬 패치 위의 대장균
F. 구리 나노메쉬 패치 위의 사멸된 대장균
- 그림 2. 박테리아 및 바이러스에 소재별 대한 항균 효과 비교
A. 구리 나노메쉬 패치의 시간별 대장균 항균 효과
B. 나노메쉬 패치의 구성 성분별 대장균 항균 효과 비교
C. 구리 나노메쉬 패치의 구조별 대장균 항균 효과 비교
D. 구리와 고분자 나노메쉬 패치의 시간별 인플루엔자 A 바이러스 항균 효과
E. 구리와 고분자 나노메쉬 패치의 시간별 인플루엔자 A 바이러스 항균 효과 그래프
- 그림 3. 인공 및 실제 피부에 대한 표면 일체화도 비교
A. 소재별 인공피부 위 착용 시 각 표면 현미경 사진 비교
B. 소재별 인공피부 위 착용 시 각 표면 단면 구조 비교
C. 소재별 인공피부 위 착용 시 각 표면 단면 구조 분포 비교
D. 소재별 피부 위 착용 시 광학 및 기계적 방식에 따른 지문 인식도 비교
- 그림 4.
A. 구리 나노메쉬 패치의 초소수성(물에 젖지 않는 성질)
B. 소재별 착용 시 피부의 습도 비교
C. 소재별 착용 시 시간에 따른 온도 변화양상 비교
D. 소재별 착용 시 열전도율 비교
- 그림 5.
A. 구리 나노메쉬 패치와 위생장갑 간 다양한 일상 사물에 대한 사용 예시와 대장균에 대한 교차 감염 발생 여부 비교
B. 구리 나노메쉬 패치와 위생장갑 간 다양한 일상 사물에 대한 열전도 특성 비교
