슈퍼박테리아를 액체금속 나노입자로 물리적 파괴

항생제에 대항해 내성을 키워 강력한 항생제로도 치료가 되지 않은 슈퍼박테리아(Super bacteria)를 자기를 띤 액체 금속 나노입자가 물리적으로 파괴하는 방법이 개발됐다.

슈퍼박테리아는 일반적으로 항생제 내성균 즉, 다수의 항생제에 내성을 가져 어떠한 강력한 항생제에도 저항하는 균으로 최근에는 슈퍼버그(Superbug), 다제내성세균(multidrug resistant bacteria)이라고도 한다. 

전 세계에서 슈퍼박테리아로 인해 매년 최소 70만 명이 사망한다. 의학업계에서는 아무런 조치를 취하지 않으면 사망자 수는 2050년까지 매년 천만 명으로 증가해 사망 원인으로 암을 추월할 수 있다고 지적했다.

국내에서도 최근 연구결과에 따르면, 슈퍼박테리아에 감염된 뒤 패혈증과 폐렴에 걸리는 사람은 한 해 9,000여 명이다. 이 중 약 40%인 3,600여 명이 사망하는 것으로 나타났다. 

항생제 개발로 수많은 목숨을 살렸지만, 이제 내성균으로 인해 또 다른 위험에 빠져있다. 그동안 인류와 세균은 창과 방패처럼 계속해 싸우고 있다.

▲출처: ACS Nano

호주 로얄 멜버른 공과대학(RMIT University)의 연구팀은 항생제와 같은 화학 물질이 아니라 물리적으로 세균을 죽이는 방법에 주목했다. 낮은 강도의 자기장에 노출될 때 세포벽과 생물막을 뚫을 수 있을 정도로 날카롭게 변형된 액체 금속 나노입자를 개발해 물리적으로 파괴하게 했다. 

연구 결과는 나노과학 분야의 국제학술지 ACS Nano에 논문명 ‘항균성 액체 금속: 자기 활성화를 통한 균막 처리(Antibacterial Liquid Metals: Biofilm Treatment via Magnetic Activation)’로 1월 10일(현지 시각) 게재됐다.

▲출처: ACS Nano

연구팀은 액체 금속 나노입자를 통해 인체에 유해한 세균인 황색 포도상 구균을 파괴한 사진도 공개했다. 위 왼쪽 그림은 실험 전 황색 포도상 구균. 오른쪽의 그림은 실험 후 황색 포도상 구균이다. 둥근 모양의 황색 포도상 구균이 액체 금속 나노입자에 의해 물리적으로 파괴되어 버린 것을 한눈에 알 수 있다.

액체 금속 나노입자는 외막이 없는 그람 양성균(Gram-positive)뿐만 아니라 세포질성 필름을 갖는 그람 음성균(Gram-negative)에도 효과가 있으며 활성화 후 90분 후에는 박테리아의 99%를 파괴했다. 특히 다행히도 인간 세포에는 영향을 미치지 않았다. 

연구팀은 “금속 액체 나노입자는 콜레스테롤 덩어리를 파괴하고 심장질환을 치료할 뿐만 아니라 암세포에 직접 주사해 종양을 파괴하는 방법도 연구하고 있다”며, “감염 부위에 직접 주사해 세균을 사멸시키는 치료법뿐만 아니라 의료용 임플란트 등 문제를 액체 금속 나노입자로 코팅해 살균 상태를 유지하는 방법도 제안하고 있다”고 말했다.

연구팀은 현재 동물 실험을 시작하고 있다. 따라서 임상시험을 실시하고 인체에 미치는 영향을 고려해야 하기 때문에 실용화까지는 시간이 걸릴 전망이다. 

김들풀 기자 itnews@