“초미세먼지 노출시 치매 위험 24% 상승”“초미세먼지, 뇌 신경세포 연결망 파괴”美 신경학회 학술지 ‘신경학’에 실려초미세먼지 노출이 심해지면 뇌가 쪼그라들어 치매에 걸릴 위험성이 높아진다는 연구결과가 나왔다. 특히 초미세먼지가 잔뜩 포함된 공기 오염이 심한 대도시에 사는 사람일수록 치매가 올 가능성이 높다고 연구진은 밝혔다. “초미세먼지 농도 올라갈 때마다치매 관련 뇌 부위 수축 높아져” 미국 서던 캘리포니아대학 환경보건과학 센터(Environmental Health Sciences Center)의 다이애나 유난 교수 연구팀은 초미세먼지 노출이 알츠하이머 치매와 관련된 뇌 부위들을 축소시킬 수 있다는 연구결과를 발표했다고 미 보건전문지 헬스데이 뉴스(HealthDay News)가 19일 보도했다. 연구팀은 여성 건강 연구(WHI: Women‘s Health Initiative)에 참가하고 있는 노인 여성 712명(평균연령 78세)의 5년간 조사 자료를 분석한 결과 이러한 사실이 밝혀졌다고 말했다. 연구팀은 연구 시작 때와 5년 후 두 차례 MRI로 이들의 뇌를 촬영했다. 또 첫 MRI 촬영 전 3년 동안 연구 참가자 거주지의 공기 중 초미세먼지 농도를 조사해 초미세먼지 농도에 따라 이들을 4그룹으로 분류했다. 연구팀은 “분석 결과 노출된 초미세먼지 농도가 올라갈수록 치매 관련 뇌 부위 위축은 더 심해지는 것으로 나타났다”면서 “특히 노출된 초미세먼지 농도가 3μg/m3 올라갈 때마다 치매 관련 뇌 부위 위축 점수는 평균 0.3점 높아지는 것으로 분석됐다”고 발표했다. 연구팀은 “이를 환산하면 치매 위험이 24% 높아지는 것에 해당한다”고 설명했다.“눈에 안 보이는 초미세먼지,코 통해 뇌로 들어가 뉴런 연결망 손상” 연구팀은 또 초미세먼지 노출이 이처럼 치매 위험과 연관이 있는 이유에 대해 “눈에 보이지 않는 초미세먼지가 코를 통해 뇌로 들어가 뇌 신경세포(뉴런)들의 연결망에 손상을 일으킬 수 있기 때문일 것”으로 추측했다. 실제 거주지의 초미세먼지 농도가 가장 낮은 그룹은 초미세먼지 농도가 평균 7~10μg/m3, 가장 높은 그룹은 13~19μg/m3였다. 미국 환경보호청(EPA)의 초미세먼지 농도 안전 기준은 12μg/m3 이하이다. 연구팀은 두 차례의 뇌 MRI 검사 결과 분석을 인공지능(AI)에 맡겨 치매와 관련된 뇌 부위들에 나타난 변화의 정도에 따라 0~1점의 점수를 매기게 했다. 첫 번째 MRI 때 점수는 0.28점이었고 두 번째 MRI에서는 0.44점으로 높아졌다.“공기 오염 심한 대도시 사람들 치매 위험 높다” 연구진 강조 연구진은 “공기오염이 심한 대도시에 사는 사람들은 치매 위험이 높다는 의미로 해석할 수 있다”고 강조했다. 이 결과는 연구 대상 노인들의 인종, 교육 수준, 음주, 흡연, 신체활동 등 다른 변수들을 고려한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 그러나 이 연구는 여성 노인들만을 대상으로 했기 때문에 젊은 여성이나 남성 노인의 경우는 다를 수 있다고 연구팀은 덧붙였다. 이 연구 결과는 미국 신경학회(American Academy of Neurology) 학술지 ‘신경학’(Neurology) 온라인판(11월 18일자)에 실렸다.강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

코로나19 확산 초기부터 어떤 이해할 수 없는 현상이 전 세계적으로 보고됐다. 이는 확진자가 있는 가정의 일부 자녀는 며칠 동안 밀접 접촉했는데도 코로나19에 걸리지 않고 있다는 것. 그런데 이제 호주 멜버른대 머독아동연구소(MCRI) 연구진은 이와 비슷한 상황을 보인 현지 가족을 조사해 자녀들에게서 항바이러스 반응을 발견했다고 호주 ABC뉴스 등 현지매체가 18일 전했다.보도에 따르면, 멜버른에 사는 사웬코 가족은 어머니 레일라(37)와 아버지 토니(47) 그리고 두 사람의 세 자녀로 맏아들 레니(9)와 둘째 아들 보디(7) 그리고 막내딸 말리(5)로 구성돼 있다. 그런데 지난 3월 초 레일라와 토니가 지인 결혼식에 3시간 동안 참석했다가 코로나19에 감염됐다. 하지만 이 사실을 알지 못한 두 사람은 그 후로도 세 자녀와 함께 생활했다.이들 부모는 결혼식에 다녀온지 3일 만에 증상을 보이기 시작했다. 이때 레일라는 오한과 발열, 인후통, 기침 그리고 두통, 토니는 오한과 발열, 피로감 그리고 근육통 증상이 나타났다. 그후 레일라는 피로감, 토니는 기침과 콧물 그리고 인후통 증상이 추가로 나타나 코로나 검사를 받은 결과 양성 판정을 받았다. 그 후 의료진은 두 사람의 세 자녀에게도 검사를 요청했는 데 레니와 보디는 가벼운 기침과 콧물 증상을 보였지만 음성으로 확인됐다. 그리고 막내딸 말리의 경우 부모와 같은 침대에서 잘 만큼 가장 밀접하게 접촉했는데도 증상도 나타나지 않고 검사에서는 음성으로 나타났다. 이 사례를 관심있게 본 연구진은 이들 가족을 대상으로 혈액과 타액, 대변 그리고 소변 표본을 채취하고, 2, 3일마다 면봉으로 비인두도말물을 채취해 분석했다. 여러 차례 검사에서는 가족 모두의 타액에서 코로나19에 대한 특이적인 항체가 발견됐는데 아이들에게만 항상 음성인 것으로 확인됐다. 이는 아이들이 지속해서 음성을 보였지만, 일정 수준의 바이러스에는 노출돼 있어 바이러스가 복제 증식하기 전 특수한 면역 반응을 보여 감염에 대항해 양성 반응에는 이르지 못했다는 점을 시사한다. 이에 대해 연구 공동저자인 멜라니 니랜드 박사는 “세 아이는 모두 (부모와 달리) 면역세포 반응이 활발해도 염증 반응을 유발할 수 있는 전달자 역할을 하는 분자인 사이토카인의 수치가 낮게 유지됐다”면서 “이는 아이들의 증상이 가볍거나 없는 것과 일치하는 것”이라고 설명했다. 이들 가족은 다행히 부모를 포함한 모두가 자가 회복해 특별한 치료를 받지 않았다. 물론 아이들의 면역 반응에 숨겨져 있는 메커니즘은 아직 완전히 해명된 것은 아니다. 하지만 이들의 면역 반응이 활성화한 방법이나 그 이유를 알아낼 수 있다면 전 세계에서 나타나고 있는 아이들의 무감염 사례의 이유도 자연스럽게 알 수 있을지도 모른다. 연구 주저자인 소아과 전문의 시던 토시프 박사는 “세 아이가 바이러스를 차단하고 항상 음성을 나타낸 사실은 증상을 악화하기 전 빠르게 바이러스에 반응해 감염에 대항할 수 있는 특수 면역 체계를 가졌다는 점을 시사한다”고 말했다. 이어 “이 결과는 코로나19에 효과적으로 반응했을 가능성이 있는 화학물질을 특정하기 위한 첫걸음이 될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호(11월 11일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 나일론과 폴리에스터 같은 물질의 원료를 생산할 수 있는 미생물을 만들었다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 폴리에스터, 나일론은 물론 폴리우레탄, 폴리아미드 등 다양한 화학물질을 만드는데 쓰이는 글루타르산을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 16일자에 실렸다. 지구온난화에 대한 우려와 화석연료 고갈 문제로 석유화학을 통해 얻는 각종 화학물질을 재생가능한 자원에서 친환경 바이오 기반으로 생산하려는 시도가 이뤄지고 있다. 특히 글루타르산은 폴리아미드, 폴리우레탄, 글루타르산 무수물, 1,5-펜탄디올 생산 등 다양한 응용분야에 폭넓게 쓰이는 중요한 유기화합물인데 석유화학 기반의 화학적 방법으로 생산돼 왔었다. 이 때문에 독성이 강한 물질로 생산을 하기 때문에 친환경이지 못하다는 단점이 있다. 이 때문에 생물학적 방법으로 글루타르산을 생산하려는 시도는 꾸준히 있었지만 생산 효율이 낮다는 문제가 있었다. 연구팀도 땅 속 세균인 ‘수도모나스 푸티다’ 균주 유전자를 대장균에 도입해 글루타르산을 생산하는 미생물을 개발한 바 있지만 글루타르산 농도가 낮다는 한계에 맞닥뜨렸다. 이에 연구팀은 아미노산 생산에 쓰이는 세균 ‘코리네박테리움 글루타미쿰’을 이용했다. 연구팀은 글루타르산 전 단계 물질인 라이신을 과량 생산하는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주와 수도모나스 푸티다균에서 유래한 외래 유전자를 결합시켜 포도당에서 고농도의 글루타르산을 만들어내는데 성공했다. 실제로 이번에 개발한 미생물 균주를 사용해 포도당에서 기존 기술보다 1.17배 높은 농도의 글루타르산을 얻었다. 연구팀에 따르면 이는 세계 최고 수준의 농도이다. 연구를 이끈 이상엽 카이스트 특훈교수는 “이번 연구는 시스템 대사공학을 활용해 재생 가능한 탄소원으로부터 폴리에스터와 나일론 등을 만드는 원료인 글루타르산을 친환경적으로 세계 최고 농도로 생산할 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초미세먼지 농도가 높은 지역에 사는 노년 여성은 알츠하이머병과 같은 치매를 일으키는 뇌수축이 생길 위험이 2배까지 커질 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 서던캘리포니아대 연구진은 미 여성건강계획(WHI) 조사에 참여한 78세 이상 여성 712명을 대상으로 초미세먼지 노출이 뇌용적에 미치는 영향을 분석한 결과 이같이 나타났다고 18일(현지시간) 밝혔다. 초미세먼지는 지름 2.5㎛ 이하의 물질(PM2.5)을 의미한다. 연구진은 조사 대상자를 각 거주지의 연평균 초미세먼지 농도 등급(㎍/㎥)에 따라 4개 그룹으로 분류했다. 이때 최저 농도 그룹은 평균 7~10㎍/㎥의 초미세먼지, 최고 농도 그룹은 평균 13~19㎍/㎥의 초미세먼지에 노출됐다. 미국에서는 미국 환경보호청(EPA)이 정한 초미세먼지 대기환경 기준(NAAQS)에 따라 ‘좋음’ 수준은 12㎍/㎥로 우리나라의 기준인 15㎍/㎥보다 엄격하다. 연구진은 또 알츠하이머병의 위험인자인 뇌수축 패턴을 확인하기 위해 훈련된 기계학습 도구를 사용해 각각의 MRI 사진에 대해 알츠하이머병 환자들의 것과 얼마나 유사한지에 기초해 0점에서 1점까지 점수를 부여했다. 점수가 높아질수록 뇌 용적 변화가 크다는 뜻이다. 그 결과, 전체적으로 여성의 점수는 연구 시작 당시 0.28점에서 5년 뒤 0.44점으로 높아진 것으로 나타났다. 이는 초미세먼지의 영향으로 뇌용적이 줄어들었다는 것. 초미세먼지 노출 수준이 3㎍/㎥ 증가할 때마다 5년간 뇌수축 변화는 평균 0.03점 증가한 것으로 확인됐다. 이는 알츠하이머병에 걸릴 위험이 24% 증가한 것과 맞먹는 수준이다. 심지어 이 연구는 지역의 초미세먼지 농도가 높을수록 뇌수축 위험이 점점 커진다는 것을 확인해준다. 연구에서 확인된 최고치인 19㎍/㎥의 초미세먼지 농도에 노출된 여성들은 최저치인 7㎍/㎥의 초미세먼지 농도에 노출된 여성들보다 뇌수축 위험이 2배에 달했다고 연구진은 설명했다. 게다가 이런 상관관계는 나이와 교육 수준, 고용 상태, 심장 건강 그리고 신체 활동 등 뇌수축에 관여할 수 있는 다른 요인에 대해 조정해도 유지되는 것으로 밝혀졌다. 연구 주저자 다이애나 여넌 서던캘리포니아대 박사는 “뇌용적의 감소는 알츠하이머병과 같은 치매의 위험요인으로 알려졌지만, 대기오염이 뇌구조를 변하게 하는지는 여전히 연구되고 있다”면서 “이 연구는 더 높은 수준의 대기오염에 노출된 70, 80대 여성들이 5년간 알츠하이머와 관련한 뇌 변화 위험성의 증가를 발견했다”고 말했다. 이어 “연구는 이런 독소가 뇌 구조나 뇌 신경세포망의 연결을 방해해 치매로 가는 진행에 관여할 수 있다는 점을 시사한다”고 덧붙였다.　자세한 연구 결과는 미국신경과학회(AAN)가 발행하는 국제 학술지 ‘신경과학: 임상시험’(Neurology: Clinical Practice) 최신호(18일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2005년 줄기세포 논문 조작 사건을 일으킨 황우석 전 서울대 교수의 대통령상 수상이 최근 공식 취소됐다. 이에 황우석 전 교수는 상장과 함께 상금 3억원도 반환해야 할 처지에 놓였다. 과학기술정보통신부는 지난 18일 관보를 통해 황우석 전 교수의 대통령상을 취소한다고 밝혔다. 앞서 정부는 지난달 13일 국무회의를 통해 2004년 당시 과학기술부(현 과기부)가 황 전 교수에게 수여한 대통령상인 ‘대한민국 최고과학기술인상’에 대한 수상 취소 결정을 내렸다. 수상 이후 16년 만에 내려진 결정이다. 수상 취소 결정이 내려지면서 황우석 전 교수가 부상으로 받은 3억도 반환하게 됐다. 과기부에 따르면 황우석 전 교수는 대통령상 수상 상금을 10일 이내에 반환해야 한다. 해당 상금은 한국연구재단이 관리하는 과학기술진흥기금에 귀속된다.정부는 2016년 마련된 법적 근거에 따라 황우석 전 교수에게 수여된 서훈이 취소됐어야 했지만, 법 개정 사실을 뒤늦게 인지한 탓에 취소 요청이 늦어졌다고 설명했다. 이 때문에 뒤늦게 공식 절차가 마무리돼 18일에서야 관보에 상훈 취소가 게재된 것이었다. 황우석 전 교수는 서울대 재직 시절인 2004년 세계 최초로 인간 배아줄기세포 배양에 성공했다는 내용의 논문을 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 그러나 황우석 전 교수의 해당 논문은 조작으로 밝혀졌고, 서울대는 2005년 황우석 전 교수를 파면했다. 과기부도 황우석 전 교수의 제1호 최고과학자 지위를 철회했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

최근 출시되고 있는 스마트폰 액정 화면은 이전보다 강도가 높아졌다고는 하지만 낙하 충격에는 취약할 수 밖에 없다. 액정화면 수리비용은 적지 않기 때문에 자칫 금이 가거나 손상되면 한숨부터 나오는 경우가 많다. 국내 연구진이 깨지거나 금이 간 화면을 스스로 고칠 수 있는 소재기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터와 연세대 화공생명공학과 공동연구팀은 디스플레이 표면에 발생한 균열이나 손상을 스스로 복원할 수 있는 자가치유 투명 전자소재를 개발했다고 19일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘합성물 B : 공학’에 실렸다. 투명 폴리이미드(CPI)는 유리처럼 투명하고 강도가 세서 수십만 번 접어도 흠집이 나지 않아 폴더블, 플렉서블 디스플레이 등에 사용되고 있으며 항공우주, 태양전지 등에도 활용되고 있다. 그렇지만 충격으로 인한 손상이나 균열은 피할 수 없다. 이 때문에 첨가제를 넣거나 표면에 단단한 보호층을 코팅하는 방법이 연구돼 왔지만 손상을 근본적으로 해결할 수는 없었다. 연구팀은 아마씨에서 추출한 아마인유를 담은 마이크로캡슐을 만든 뒤 실리콘과 섞어 투명 폴리이미드 위에 코팅하는 방식으로 자가치유 투명 폴리이미드를 만들었다. 아마인유는 상온(25도)에서 쉽게 경화되는 특성이 있어 그림을 보존하기 위한 코팅 물질로도 많이 사용되고 있다. 이렇게 만들어진 투명 CPI는 손상이 생기면 마이크로캡슐이 터지면서 아마인유가 흘러나와 손상된 부분으로 이동한 다음 경화되면서 스스로 복원되는 것이다. 기존에 개발된 자가복원 소재들은 부드러운 유연 소재에서만 구현할 수 있었으며 또 뜨거운 열을 가해야 복원이 된다. 그렇지만 이번 개발된 소재는 단단한 곳에도 자가 치유가 가능하고 고온의 열 없이도 스스로 복원되고 습도나 자외선에도 반응하기 때문에 햇빛에 노출시키면 자가 치유속도가 더 빨라진다. 실제로 이번 소재로 디스플레이를 만든 뒤 손상을 유발시킨 뒤 복원 과정을 관찰한 결과 20분 이내에 손상의 95%가 복원되는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 정용채 KIST 구조용복합소재연구센터 센터장은 “이번 연구는 손상된 고분자 소재의 물성과 수명을 스스로 복원할 수 있는 물질을 만들고 유연디스플레이나 전자재료 디바이스 등에 응용범위를 제시했다는데 의미가 있다”라며 “좀 더 향상된 성능을 위해 추가적인 구조 개선 연구를 진행 중”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 장기화로 마스크를 벗지 못하는 상황이 이어지고 있다. 더욱이 다중 이용시설에서 마스크를 제대로 쓰지 않으면 과태료까지 물어야 할 상황이다. 마스크 장기 착용으로 인한 구취를 줄이기 위해 껌이나 구강세정제를 사용한 경험이 있다. 구취 제거용으로 각광받던 구강세정제가 ‘코로나 헌터’가 될 수도 있다는 소식이 들린다. 코로나19 바이러스 사멸에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나온 것이다. 영국 BBC방송은 17일(현지시간) 카디프대 시스템 면역 연구소의 보고서를 인용, 구강세정제가 최대 30초 안에 침 속 바이러스를 사멸시키는 ‘유망한 징후’가 나타났다고 보도했다. 세정제에 최소 0.07%의 염화세틸피리디늄(CPC)이 함유돼 있으면, 입을 헹굴 때 해당 성분이 침 속 바이러스를 완전히 제거할 수 있다는 것이다. 구강세정제와 바이러스 비활성화 간 연관성을 증명하는 연구는 지난달 국제학술지에 발표된 적이 있지만 덜 치명적인 ‘229E 바이러스’를 연구 대상으로 삼아 효능을 인정하기 어렵다고 한다. 다만 기침이나 대화 중 튀어나오는 비말이 코로나19의 주요 전파 통로가 되는 점을 고려하면 세정제가 제한적이지만 예방책이 될 수 있다는 의미다. 하지만 보건의학계는 우려의 눈길을 보내고 있다. 처방전 없이 어디서나 쉽게 구할 수 있는 일상용품에 대한 대중의 과신이 자칫 공중보건에 악영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 이번 실험은 인체 구강 구조를 모방한 형태의 통제된 시험관에서 진행된 불완전한 실험인 데다 동료 연구자 검토를 거치거나 의학저널에 발표되지 않았다. 임상시험 역시 내년 초에나 영국 웨일스대병원에서 실시될 예정이다. 연구자들도 “이번 결과가 구강세정제가 인체 내에서 바이러스를 죽였다거나 치료제 역할을 할 수 있다는 뜻은 아니다”라고 선을 그었다. 세계보건기구(WHO) 역시 구강 세척이 바이러스 감염을 억제하지 못한다는 입장을 유지하고 있다. 가글액으로 입을 헹궜을 때 구내 바이러스가 비활성화된다고 해도, 이것만으로 체내 바이러스를 전부 퇴치하진 못한다. 코로나바이러스가 가글액이 닿을 수 없는 목과 폐 속에도 침투해 증식하기 때문이다. 미국 뉴욕타임스도 “가글액으로 몸속 감염 바이러스를 없애려는 행위는 마치 잡초의 뿌리는 그대로 둔 채 윗부분만을 자르고 해충이 없어지길 기대하는 것”이라고 지적했다. 미 CNN방송도 “구강세정제가 코로나바이러스로부터 당신을 구하지 못한다”면서 대중의 오해를 우려했다. 다만 구강세정제 사용이 손씻기나 마스크 착용처럼 개인위생을 강화하는 차원에서 코로나19 예방수칙의 하나가 될 수는 있다. oilman@seoul.co.kr

호주 바이오닉스 연구소, 멜버른대 의공학과, 멜버른의대 이비인후과, 디킨대 지능형시스템혁신연구소 공동연구팀이 ‘기능성 근적외선 분광기’(fNIRS)라는 장치를 이용해 이명을 정량화해 진단할 수 있다는 연구 결과를 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스원’ 11월 19일자에 발표했다. 이명은 외부에서 청각적 자극이 없는데도 귀에서 계속 소리가 들리는 증상으로, 호주를 비롯한 서양에서는 전체 성인의 20~30%가 이명 증상을 호소할 정도로 흔한 귀 관련 질환이다. 다양한 원인으로 생기기 때문에 객관적으로 정량화하기가 쉽지 않다. 이에 연구팀은 인공지능과 fNIRS 기술을 이용해 경미, 경도, 중등, 중증 이명환자를 87.32%의 정확도로 구별할 수 있게 됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자녀가 있는 부모들은 누구나 하루에 한두 번씩은 화가 머리끝까지 나는 경험을 한다고들 합니다. 그럴 때마다 본인은 어린 시절 부모님 속 한 번 썩인 적 없는 착한 아이였는데 누굴 닮았는지 모르겠다고 혼잣말을 하기도 하지요. 아이가 말썽 피우는 것은 당연하고 사람이 성장하면서 누구나 거치는 과정을 본인은 아무 일 없이 조용히 지나갔다고 생각하는 것은 일종의 기억의 오류일 것입니다. 말썽쟁이 아이들을 볼 때마다 얼른 자라서 독립을 했으면 좋겠다는 생각을 하는 부모들도 많을 겁니다. 막상 자녀들이 독립할 때가 다가오면 생각이 달라지는 경우가 많기는 하지만 말입니다. 그런데 동물 세계에서는 독립할 준비도 되지 않은 새끼들을 냉정하게 둥지에서 쫓아내는 경우도 있다고 합니다. 미국 일리노이 어바나샴페인대 자원·환경과학과, 일리노이 자연사 조사센터, 플로리다대 생물학과, 플로리다 자연사박물관, 플로리다 야생동물 및 수산연구소, 매사추세츠주 야생동물수산부, 아칸소주립대 생명과학과, 뉴욕주립대 환경산림학부, 인디애나대, 농무부 삼림과학연구소 공동연구팀은 참새아목에 속하는 명금(鳴禽·songbird)들은 새끼들이 독립될 준비가 되기 이전에 일찌감치 둥지에서 쫓아낸다고 18일 밝혔습니다. 연구팀은 북미 지역 6곳에 사는 18종의 명금을 대상으로 둥지에 카메라를 설치하고 1년 이상 관찰했습니다. 그 결과 연구팀은 관찰 대상 중 12종의 명금류가 새끼가 완전히 성장하기 전에 둥지를 떠나도록 쫓아내는 습성이 있음을 확인했습니다. 또 연구팀은 둥지를 일찍 떠난 새끼들을 추적했는데 둥지에 머물러 있는 새끼들보다 생존 가능성이 14%나 낮은 것으로 조사됐습니다. 새끼들이 둥지를 일찍 떠나 엄혹한 생존투쟁에 내몰리면 제명을 다하지 못하는 것은 당연한 일입니다. 그럼에도 새끼를 둥지에서 쫓아내는 이유는 뭘까요. 연구자들은 이런 행동이 ‘모든 달걀을 한 바구니에 담지 않음으로써’ 위험을 분산시키는 전략이라고 설명합니다. 새끼들이 둥지에 남아 있을 경우 뱀, 너구리 같은 포식자들에게 모두 잡아먹힐 가능성이 높지만 다소 냉혹해 보이지만 일찌감치 독립을 시킨다면 전멸은 면할 수 있는 만큼 종 전체 관점에서는 생존에 훨씬 유리하다는 것입니다. 인간의 관점에서 보는 동물의 행동은 이상한 것들이 많기는 하지만 궁극적으로 종의 존속을 위한 진화론적 선택입니다. 이 같은 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 11월 17일자에 실렸습니다. 동물행동학이 사람들에게 교훈을 주는 경우도 많습니다만 뇌과학이나 심리학 분야 연구 결과들을 접하다 보면 많은 부모들은 ‘나의 육아, 교육방법이 제대로 된 것일까’라는 불안감을 높이는 경향이 있는 것도 사실입니다. 그렇지만 부모들이 선택한 육아방식도 진화론적 관점에서는 최선의 선택이라고 생각할 수도 있을 것입니다. 신이 아닌 이상 그 어떤 과학으로도 독립된 개체인 아이들의 미래를 예측하고 좌우하기는 어렵습니다. 쌍둥이들조차도 성격이 다르고 미래가 다르니까 말입니다. 그렇기 때문에 아이를 키운다는 것은 미국 시인 로버트 프로스트가 말한 것처럼 ‘한 번도 가 보지 않은 길’을 개척하는 일입니다. 아무도 가 보지 않은 길을 만들기 위해 하루하루 고군분투하고 있는 세상의 많은 부모들에게 박수를 보냅니다. edmondy@seoul.co.kr

英연구팀, 헤딩 20회 뒤 인지능력 테스트…80% 통과 못해 축구의 헤딩 동작이 치매 등 뇌 손상 질환을 유발할 수 있다는 연구 결과가 또 나왔다. 17일(현지시간) 영국 일간 텔레그래프 보도에 따르면 리버풀 호프 대학 연구팀의 최신 연구 결과 축구선수가 치매에 걸릴 위험성과 헤딩 동작 간의 연관성이 나타났다. 축구선수가 치매 등 뇌 손상에 따른 질환을 겪을 가능성이 일반인의 3.5배라는 지난해 연구에서 한 단계 더 나아간 내용이다. 지난해 연구가 발표됐던 스코틀랜드에서는 12세 이하 유소년 선수의 헤딩을 금지하는 방안이 검토됐다. 리버풀 호프 대학 연구팀은 18~21세 아마추어 선수를 세 그룹으로 나눠 연구를 진행했다. 한 그룹은 공기가 최대한 많이 주입돼 단단한 공을, 다른 그룹은 공기가 최소 수준으로 들어가 덜 단단한 공으로 헤딩 연습을 하도록 했다. 나머지 그룹은 허공에 헤딩하는 시늉만 하도록 했다. 이렇게 세 그룹이 헤딩 동작을 20회 한 직후 연구팀은 선수들을 상대로 인지능력 테스트를 진행했다. 북미에서도 두부 손상을 파악하는 지표로 쓰이는 뇌진탕 진단 가이드가 포함된 테스트였다. 그 결과 단단한 공과 덜 단단한 공에 헤딩한 선수의 80%가 인지능력 테스트를 통과하지 못했다. 공을 머리로 쳐낸 선수들에게서는 뇌진탕 징후가 감지됐을 뿐만 아니라 이들의 언어·공간 작업기억(working memory)도 최대 20%가량 줄어든 것으로 나타났다. 영국 스털링대학의 다른 연구에서도 축구 선수들이 코너킥 수준의 속도로 날아오는 공을 20회 헤딩한 직후 기억력이 41~67% 가량 줄었다가 24시간이 지나서야 정상으로 돌아온 것으로 나타났다고 텔레그래프는 전했다. 리버풀 호프 대학의 이번 연구를 이끈 스포츠학자 제이크 애슈턴은 연구 결과에 대해 “매우 놀랐다”면서 “헤딩 동작의 영향이 매우 우려스럽다”고 말했다. 이번 연구는 학술지 ‘사이언스 앤 메디신 인 풋볼’(Science and Medicine in Football Journal) 최신호에 실렸다. 1960년대 잉글랜드 축구에서 스트라이커로 활약한 제프 허스트(78)는 텔레그래프와의 인터뷰에서 이번 연구 결과와 관련해 “유소년 축구선수의 헤딩을 금지해야 한다”고 목소리를 높였다. 허스트와 함께 1966년 월드컵에서 영국의 우승을 이끌었던 대표팀 선수 레이 윌슨, 마틴 피터스, 잭 찰턴, 노비 스타일스는 치매를 앓다 숨졌다고 한다. 그는 “ 선수 시절로 다시 돌아간다면 헤딩은 절대 연습하지 않을 것”이라고 말했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

알츠하이머병 발병에 관여하는 원인 유전자를 분당서울대병원 신경과 교수팀이 찾아냈다. 분당서울대병원 박영호 신경과 교수팀은 미국에서 661명,유럽에서 674명 등 1335명을 대상으로 한 코호트 연구 결과 면역세포에 의한 염증반응과 바이러스 감염과 관련된 특정 유전자의 발현이 알츠하이머병에 영향을 줄 수 있다는 사실을 규명했다고 18일 밝혔다. 알츠하이머병은 기억력을 포함한 인지기능이 점진적으로 악화하는 퇴행성 뇌 질환이다. 치매 원인 중 약 70% 정도를 차지한다. 박 교수팀은 이런 알츠하이머병의 발병에 영향을 미칠 수 있는 원인 유전자를 파악하고자 대규모 전장유전체연관분석(GWAS) 결과를 확인했다. 전장유전체연관분석이란 환자군과 정상군 두 집단에 대한 유전정보를 비교하면서 환자군에서 더 높은 빈도로 나타나는 유전정보를 찾는 법이다.질환과 연관성을 가진 유전자,유전정보 등을 파악하는 데 도움이 된다. 이를 통해 연구팀은 알츠하이머병과 밀접한 연관성이 있다고 알려진 22개의 유전자를 찾아냈다. 그다음 관련된 유전자들이 혈액에서 얼마나 많이 발현되는지를 보고,발현량의 차이가 알츠하이머병에 관여하는지를 분석했다. 그 결과 정상군과 비교해 알츠하이머병 환자군에서 해당 유전자들의 발현량이 유의한 수준으로 높았다. 특히 ‘CD33’과 ‘PILRA’라고 하는 유전자가 알츠하이머병 발병에 크게 기여하는 것으로 확인됐다. 본래 우리 몸속의 식세포는 체내 불필요한 물질을 잡아먹으면서 우리 몸을 보호한다. 정상적으로는 알츠하이머병의 원인 물질에 대해서도 식세포가 활동하면서 알츠하이머병의 발병을 억제하게 된다. 그러나 CD33은 이런 식세포의 면역반응을 어렵게 해 결국 알츠하이머병을 유발하는 것으로 추정됐다. 또 PILRA는 단순포진 바이러스(HSV)가 세포 안으로 쉽게 침투할 수 있도록 도와 결과적으로 우리 신체가 감염에 취약하게 만드는 작용을 한다고 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 알츠하이머병을 야기하는 원인 유전자를 규명하고 치료제 개발에서 전환점을 맞이할 것으로 기대하고 있다. 단 이번 연구는 서양인을 대상으로 한 탓에 국내 환자에 바로 적용하는 데는 한계가 있다고 연구팀은 밝혔다. 유전체 분석 결과는 인종마다 다르게 나타날 수 있기 때문이다.연구팀은 국내 환자를 대상으로 하는 후속 연구를 설계해 알츠하이머병의 진단과 발병 과정 등을 확인할 계획이다. 연구 결과는 미국 신경과학회(American Academy of Neurology) 학술지 ‘유전신경학’(Neurology Genetics) 온라인판에 게재됐다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

그린란드에서 가장 큰 빙하 3곳이 최악의 기후변화 시나리오보다 훨씬 더 빨리 녹을 수 있다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 이들 3대 빙하는 지구의 해수면을 약 1.3m까지 높일 수 있을 만큼 많은 얼음을 보유하고 있기 때문이다. 2000년까지 해수면 상승의 주된 요인으로는 빙하의 융해 외에도 해수온 상승에 의한 해수 팽창이었다. 하지만 지난 20년 동안에는 그린란드와 남극 대륙을 덮고 있는 빙상이 해수면 상승의 가장 큰 요인이 됐다. 덴마크와 영국의 공동 연구진은 그린란드의 3대 빙하로 알려진 야콥스하븐 빙하와 캉에를루수아크(Kangerlussuaq) 빙하 그리고 헬헤임 빙하에서 지난 세기 동안 얼음이 얼마나 소실됐는지를 추정하기 위해 과거 역사 사진 등 여러 자료를 사용해 추정했다.그 결과, 1880년부터 2012년까지 132년간 야콘스하븐 빙하에서 사라진 얼음의 양은 1조5000억t 이상이고, 1900년부터 2012년까지 112년간 캉에를루수아크 빙하와 헬헤임 빙하에서 사라진 얼음의 양은 각각 1조4000억t과 310억t인 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “그린란드 3대 빙하의 융해는 이미 지구 해수면을 8㎜ 이상 높이는 데 관여했다”고 설명했다. 연구를 주도한 슈파카트 아바스 칸 덴마크공대(DTU) 교수는 “인공위성 관측 시대 이전 촬영한 기존 사진 자료의 활용은 지난 세기의 얼음 소실을 재현하는 데 도움이 되는 또 다른 도구”라면서 “19, 20세기에 걸친 역사적 측정은 우리의 미래 예측을 크게 넘어설 수 있는 중대한 정보를 감추고 있을 수도 있다”고 지적했다.유엔(UN) 산하 정부간 기후변화 위원회(IPCC)는 온실가스 배출량에 따라 2100년까지 전 세계 해수면이 얼마나 상승할지를 예측하고 있다. 그중에서도 현재 추세로 저감 노력 없이 온실가스가 배출되는 최악의 시나리오(RCP8.5)를 가지고 이번 연구에서 그린란드 3대 빙하에 대해 적용한 결과, 2100년까지 해수면을 9.1~14.9㎜를 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이는 앞으로의 해수면 상승폭이 지난 세기의 상승폭을 4배 이상 넘어설 수 있다는 것이다. 이에 대해 칸 교수는 “최악의 시나리오는 과소평가되고 있다”면서 “이번 연구에서 고려한 빙하 융해는 이전 예측보다 3, 4배 정도 더 클 수 있다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(11월 17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

벼락은 같은 장소에 두 번 떨어지지 않는다는 속담이 있지만, 사실 같은 장소에도 두 번 이상 떨어질 수 있다. 그렇지만 낙뢰 사고를 최소화하기 위해 벼락을 인위적으로 원하는 장소에 떨어지게 하는 기술은 생각만큼 쉬운 일은 아니다. 일반적으로 피뢰침을 설치해 낙뢰 사고를 막을 수는 있지만, 이런 시설이 있어도 벼락은 다른 곳에 떨어질 수도 있기 때문이다. 최근 호주 등 국제 연구진은 낙뢰의 낙하 위치를 제어할 수 있는 최신 레이저 유도 기술을 고안했다고 밝혔다. 즉 이를 사용하면 벼락을 특정 위치에 몇 차례나 떨어지게 유도하거나 원하는 위치를 피하게도 할 수 있다는 것. 특히 이번 연구를 주도한 호주는 낙뢰 사고로 인한 산불 발생이 크게 문제가 되는 곳이기도 하다. 이처럼 탁 트인 자연환경에서는 피뢰침을 설치해도 벼락이 안전하게 떨어지게 하는 것이 상당히 어려운 문제이기 때문이다. 낙뢰는 구름과 지면 사이에서 절연체 역할을 하는 공기에 ‘절연 파괴’라는 현상이 일어났을 때 발생한다. 절연 파괴는 평소 전기가 통하지 않는 물질인 절연체에 그 힘을 넘어서는 전기가 가해져 전기 저항이 급격히 저하돼 큰 전류가 흐르는 현상이다. 즉 레이저 유도 기술은 이런 절연 파괴 경로를 조절해서 낙뢰를 유도한다는 것이다. 지금까지 이 기술은 고강도의 레이저에 의해 대기 중 분자를 파괴해 플라스마를 생성, 피뢰침으로 낙뢰를 유도하는 가상의 도선을 대기 중에 만들어내는 것으로, 1974년 벨에 의해 제안된 뒤 오랫동안 연구됐다. 하지만 플라스마가 한 번 형성되면 그것이 레이저를 흡수, 산란해 버려 지속 시간을 유지할 수 없거나 에너지 효율 문제 등으로 인해 이 기술은 아직 완전히 성공한 것이 아니었다. 그런데 이번 연구에서 제시한 새로운 방법은 이 기술이 안고 있는 문제를 한꺼번에 해결할 잠재력을 지니고 있다. 신기술은 플라스마 생성이 아니라 공기 중의 그래핀 미립자를 포획한 뒤 그것을 기존 기술의 1000분의 1 수준인 저출력 레이저로 가열한다. 이들 입자는 빛을 흡수하는 성질이 있어 이를 가열함으로써 절연 파괴가 일어날 경로를 미리 정할 수 있다. 실제 실험에서 대기 상태를 재현해 낙뢰를 시뮬레이션한 결과, 트랙터 빔을 따라 절연 파괴 현상이 일어나는 조건이 형성된 것으로 나타났다. 이에 대해 이 연구에 참여한 안드레이 미로시니첸코 캔버라 뉴사우스웨일스대 교수는 “공간에 눈에 보이지 않는 선을 그리는 것으로 인간 머리카락 폭의 약 10분의 1 이내에서 방전을 제어할 수 있다”고 설명했다. 연구진은 또 이 기술은 낙뢰 제어뿐만 아니라 의료 현장에서 암 조직을 제거하는 레이저 메스나 제조업 현장 등 마이크로 규모의 방전 제어 분야에도 응용할 수 있다고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(10월 20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

연료 전지 촉매, 에너지 저장 장치 등으로 다양하게 쓰일 수 있는 탄소 나노 물질이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 화학과 주상훈 교수팀과 한국과학기술연구원(KIST) 김진영 박사팀이 공동 연구해 그래핀 튜브(탄소 나노튜브)가 규칙적으로 연결된 ‘그래핀 골격 메조다공성 탄소’를 합성하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 연구팀에 따르면 메조다공성 탄소는 가공 크기가 일정하고 균일하게 배열된 탄소 나노 물질이다. 반응 표면적이 넓어 촉매로 유리하지만, 전기 전도도가 낮다는 단점 때문에 쓰임새 제한이 있었다. 이에 따라 연구팀은 ‘메조다공성 실리카’와 ‘몰리브데늄 카바이드’를 틀(주형)로 사용하는 ‘이중 주형법’을 고안했다. 연구팀은 “몰리브데늄 카바이드를 메조다공성 구조로 만들게 되면 겉에 그래핀 층이 여러 겹 생기는데, 이 상태에서 몰리브데늄 카바이드만 제거하면 그래핀 튜브로 이뤄진 메조다공성 탄소를 얻을 수 있다”고 설명했다. 이 물질과 루테늄을 함께 쓴 촉매는 상용 촉매보다 높은 성능을 보였고, 수소 생산 장치에서도 성능이 우수한 것으로 나타났다. 연구팀은 또 “이 물질은 에너지 저장 장치로 쓰일 가능성도 보였다. 에너지 저장 장치 중 하나인 리튬이온 커패시터에서 그래핀 메조다공성 탄소가 기존 메조다공성 탄소보다 저장 성능이 우수했다”고 밝혔다. 연구는 화학 분야 학술지 ‘앙게반테 케미’에 지난 12일 자로 온라인 출판됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

DGIST 신물질과학전공 이성원 교수 연구팀이 기존보다 전기전도도를 250배 이상 향상시킨 전도성 고분자(PEDOT:PSS) 제작 기술을 개발했다. 이번 연구 성과는 피부부착 및 삽입형 생체전극 등 생체의료기기 분야 개발에 큰 도움이 될 전망이다. 전도성 고분자는 전기전도성을 갖는 비금속 소재로써, 디스플레이나 유기태양전지 등 투명전극을 필요로 하는 분야에 두루 쓰인다. 유연한 특성과 뛰어난 가공성 덕분에 대량생산이 가능한 생체친화적 신소재로 각광받고 있다. 하지만 금속보다 훨씬 낮은 전기전도도로 인해 활용 폭이 낮은 실정이다. 이를 해결하고자 전기전도도를 향상시키는 방법들이 개발되고 있지만 대부분 유기용매나 산성 물질들이 사용되고 있다. 이 때문에 유해물질을 제거하는 추가 공정 및 비용 등이 발생해 생체의료분야의 응용이 제한적인 실정이다. 이에 DGIST 이성원 교수 연구팀은 온도와 습도를 제어한 열수처리(Hydrothermal Treatment)를 통해 전기전도도를 향상시키는 새로운 제작 기술을 개발했다. 연구팀은 상대습도 80% 이상에서 70도 이상의 열을 가할 시 전도성 고분자 내부의 PEDOT 양이온과 PSS 음이온의 결합력이 약화돼 상분리가 일어남을 발견했다. 이로 인해 전도성 물질인 PEDOT 양이온의 얽힘 현상이 발생하며 전도도가 높아짐을 확인했다. 연구팀은 이와 같이 제작된 전도성 고분자로 생체전극을 만들었고, 기존보다 약 250배 향상된 125.367 지멘스퍼센티미터(S/cm-1) 의 전기전도도를 측정할 수 있었다. 연구팀은 추가적으로 피부온도 측정 및 심전도 모듈과 연동한 심전도 측정 등 다양한 실험을 통해 실제 생체전극으로 활용 가능성이 높음을 규명할 수 있었다. 특히 이번 연구는 고압증기멸균기(Autoclave)의 멸균공정으로 소자의 전기전도도를 높일 수 있어, 실제 의료현장에서의 일반적인 멸균과정을 통해서도 사용 가능한 간단하고 효율적인 공정이라고 설명했다. 이성원 교수는 “생체적합성이 좋은 전도성 고분자를 인체에 무해하면서 손쉽고 간단한 방법으로 전기전도도를 획기적으로 개선했다”며, “본 기술을 적용하면 전극 저항을 100배 이상 줄일 수 있어, 에너지 효율을 높이고 의료분야로의 활용 폭이 넓어질 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 신물질과학전공 정우성 석박사통합과정생과 권기혁 석사과정생이 공동 1저자로 참여했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 선도연구센터지원사업으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’에 10월 8일 온라인 게재됐다 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

남극 빙하가 녹아내리면 한반도는 오히려 더워진다는 연구 결과가 나왔다. 이 같은 온난화 현상은 가뭄과 슈퍼 태풍 등 기상재해를 일으킬 가능성이 높다. 극지연구소와 포스텍 국종성 교수 연구팀, 독일 GEOMAR 헬름홀츠 해양연구소 등 국제공동연구팀은 남극 빙하에서 녹은 물이 1만 7000km 이상 떨어진 동아시아 온도를 0.2도 이상 끌어올리는 것으로 예측됐다고 16일 밝혔다. 남극에서 녹아내린 빙하가 한반도 등 동아시아에 미치는 영향을 규명한 건 이번이 처음이다. 빙하가 녹은 차가운 물은 남극바다 표면의 수온을 낮추고 바다얼음(해빙)의 형성을 도와 일정기간 지구의 온난화를 늦추는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 우리나라를 포함한 동아시아에서는 오히려 기온을 높일 수 있다는 게 새롭게 드러난 것이다. 분석 결과 남극 바다에서 유입된 찬 물은 적도에 위치한 열대수렴대를 북쪽으로 밀어 올렸다. 해빙이 늘면서 지구 밖으로 반사되는 태양빛이 많아져 남반구의 온도가 떨어진 데 따른 영향이다. 열대수렴대의 북상으로 북태평양 서쪽의 고기압은 강해졌고, 동아시아로 따뜻한 공기가 흘려들어 가면서 온난화를 부추기는 것으로 확인됐다. 열대수렴대는 북반구와 남반구의 무역풍이 적도 부근에서 수렴하는 지역을 말하며 계절에 따라 남북으로 이동한다. 이 같은 동아시아 온난화 현상은 남극 빙하 녹은 물이 바다에 유입되고 22년 뒤에서 71년 뒤까지 약 50년간 뚜렷하게 나타날 것으로 보인다. 반면 같은 기간 지구 평균 온도는 0.2도 넘게 감소해 동아시아의 상대적인 지역 온난화가 두드러질 전망이다. 72년 뒤에는 지구의 자정작용으로 원래 기온으로 돌아갈 것으로 예측됐다. 진경 극지연구소 선임연구원은 “이번 연구 결과는 남극 얼음이 연간 3조t이 녹을 경우를 가정한 것인데, 현재 추세로 온난화가 진행되면 2035년에 일어날 것으로 보인다”며 “남극에선 지난 10년간 연간 1550억t의 얼음이 녹았고 증가추세가 매우 빠르다”고 설명했다. 이번 연구는 해양수산부 연구과제인 ‘서남극 스웨이츠 빙하 돌발붕괴의 기작규명 및 해수면 상승 영향 연구’의 일환으로 수행됐으며, 미국 학술지 ‘지구물리학연구회보’에 이달 게재되었다. 진 연구원은 “남극과 동아시아는 멀리 떨어져 있지만, 열대 지역을 매개체로 긴밀하게 영향을 주고받을 수 있다는 사실이 밝혀졌다”며 “남극이 녹으면서 나타날 지구와 한반도의 미래 모습을 정교한 시나리오로 찾아내 기후변화 대응에 활용되도록 할 것”이라고 말했다. 세종 임주형 기자 hermes@seoul.co.kr

과학기술의 진보로 과거 ‘불치병’으로 받아들여졌던 암이 완전정복까지는 아니지만 이제는 관리 가능한 질병이 되고 있다. 환자의 고통을 줄이기 위해 암조직만 공격해 없애는 표적치료제, 면역기능을 활성화시켜 암을 이겨낼 수 있도록 하는 면역치료제 등 다양한 기술들이 나오고 있다. 그렇지만 여전히 많이 사용되는 약물 치료법은 화학적 약물이다. 국내 연구진이 화학적 항암제의 치료효과를 높이기 위한 새로운 방법을 개발해 주목받고 있다. 가톨릭대 약대 연구팀은 세포 내 산화, 환원 조건에 반응하는 디셀레나이드라는 물질을 이용해 항암제가 암 조직에만 특이적으로 반응하고 약물 효과도 배로 높을 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 세포의 생존과 사멸은 내부 산화, 환원 작용의 균형, 산화능력, 환원능력에 의해 영향을 받는데 질병 상태와 종류에 따라 달라지기도 한다. 암세포는 정상세포에 비해 산화, 환원 능력이 4~10배 정도 높은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 암세포에서 산화능을 증가시키거나 환원능을 감소시켜 산화나 환원 균형을 한쪽으로 기울게 만들면 암세포를 쉽게 사멸시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 온도, 산성도, 화학물질, 효소 등 다양한 특정 조건에서 스스로 반응하면서 약물을 방출하는 자극 감응성 약물전달체에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 연구팀은 셀레늄(Se) 분자 두 개가 화학결합한 물질로 산화, 환원 조건 모두에서 생분해되는 특성을 보이는 디셀레나이드에 주목했다. 디셀레나이드 결합이 포함된 화합물은 세포 내 화학물질인 글루타치온과 활성산소 모두에 의해 분해될 수 있어 자극감응성 약물전달체의 좋은 구성성분이 될 수 있다. 연구팀은 활성산소보다 글루타치온이 디셀레나이드를 더 잘 분해하고 산화스트레스를 높여 암세포를 파괴할 수 있다는 것을 알아냈다. 연구팀은 암세포에 디셀레나이드 약물전달체에 항암제의 일종인 독소루비신을 탑재해 처리하자 독소루비신 하나만 사용했을 때보다 암세포 사멸능력이 2배나 우수한 것으로 확인됐다. 또 대장암을 유발시킨 생쥐들을 두 그룹으로 나눠 매주 2번씩 한 집단에게는 고용량 독소루비신만 투여하고 다른 집단은 저용량 독소루비신을 디셀레나이드 약물전달체에 탑재해 투여한 결과 디셀레나이드를 함께 사용한 집단의 경우 그렇지 않은 경우보다 종양크기가 더 많이 줄어든 것으로 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 11월 17일 중국에서 그동안 볼 수 없었던 신종 폐렴 증상을 보이는 환자가 나타나기 시작했다. 이렇게 시작된 코로나19가 1년 가까이 장기화되면서 예상 밖의 부작용이 나타나고 있다. 감염 확산을 막기 위해 사회적 거리두기가 실시되면서 다양한 플라스틱 용기 사용이 급증한 것이다. 이 때문에 코로나19가 종식되더라도 플라스틱 폐기물 때문에 오랜 동안 몸살을 앓을 것이라는 예측들이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 재료과학자들이 식물을 이용해 분해속도가 빠른 재료를 만드는데 성공해 주목받고 있다. 미국 노스이스턴대 기계·산업공학과 연구팀은 사탕수수와 대나무를 이용해 편리함이나 기능성을 희생하지 않아도 되는 일회용 용기를 만드는데 성공했다. 특히 기존 플라스틱이나 생분해성 고분자물질들과 달리 분해되는데 수 백년이 걸리거나 고온이 필요하지 않고 분해되는데 60일 밖에 걸리지 않는 것으로 알려졌다. 이 같은 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘매터’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 식품산업 폐기물 중 하나로 사탕수수 펄프로 알려져 있는 ‘바가세’(bagases)와 대나무에 주목했다. 짧고 두꺼운 바가세 섬유와 길고 얇은 대나무 섬유를 엮어 촘촘하게 만든 뒤 식품 산업에서 많이 쓰이는 친환경 화학물질 ‘알킬케텐다이머’(AKD)를 첨가했다. 이를 통해 기계적으로는 안정적이고 튼튼하면서 기름기나 내수성을 높였다. 이를 통해 뜨겁거나 차가운 음식을 담아도 문제가 없는 것으로 확인됐다. 더군다나 생분해 속도도 이전 기술과 비교할 수 없을 정도로 빠르게 분해될 수 있다는 장점을 갖고 있다. 실제로 연구팀은 이번 재료로 컵과 식기류를 만들어 사용한 다음 땅 속에 묻고 분해과정을 관찰했다. 이번에 개발한 재활용 물질은 땅 속에 들어간지 30~45일부터 분해되기 시작해 60일 이후에는 완전히 형태를 잃는 것이 확인됐다.연구팀이 개발한 플라스틱 대체 물질은 시중에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 용기보다 이산화탄소 배출량이 97% 낮고, 종이나 다른 생분해성 플라스틱보다도 이산화탄소 배출량이 65%나 적은 것으로 확인됐다. 그렇지만 문제는 컵을 만들 때 기존의 생분해성 플라스틱을 사용할 때보다는 생산비용이 절반 수준이지만 전통적인 플라스틱 컵보다는 여전히 비싸다는 점이다. 연구팀은 생산비용을 낮추기 위해 제조공정을 효율화시키는 것을 다음 단계 연구 목표로 삼고 있다. 주 홍리 노스이스턴대 교수(생체모방학)는 “1회용 용기는 저렴하고 편리하기 때문에 사람들에게 이를 전면 사용금지시킬 수는 없는 것이 현실”이라며 “이번에 개발한 일회용 용기 물질은 분해 속도가 빨라 환경 오염도 덜 시킬 수 있을 뿐만 아니라 일회용 용기로써도 손색이 없는 만큼 현재 쓰이는 플라스틱을 충분히 대체할 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스트레스를 받거나 기운이 없을 때는 달콤한 음식이 먹고 싶어지는 경우가 많다. 달콤한 음식이 잠시나마 기분을 전환시켜주고 기운을 북돋우기는 하지만 많이 먹을 경우는 이를 썩게 만들고 혈당을 오르게 만들어 당뇨의 위험이 높아진다. 그런데 국내 연구진이 단 음식을 많이 먹게 되면 암이 더 쉽게 걸릴 수 있다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 서울대 의대 의과학과 연구팀은 과당이 억제된 유전자를 발현시켜 암의 발병과 전이를 촉발시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 과당은 과일이나 꿀 등에도 포함돼 있으며 단맛을 내는 감미료로 사용된다. 설탕도 몸 속에서 과당으로 분해되는데 각종 인스턴트 식품 소비가 증가하면서 자신도 모르게 과당 섭취도 증가하고 있다. 그동안 과당의 과도한 섭취가 당뇨, 고혈압 같은 대사질환의 원인이 될 뿐만 아니라 유방암, 대장암, 폐암 같은 여러 암의 발병과 진행에 관련이 있다는 역학 연구결과가 보고된 바 있다. 그렇지만 과당이 암으로 연결되는 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 과당을 대사시키는 효소(KHK-C)와 과당을 대사시키지 않는 과당인산화효소(KHK-A)가 암 발병에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 실시했다. 연구팀은 생쥐에게 유방암 세포를 이식한 뒤 15% 농도의 과당액을 섭취시키고 KHK-C, KHK-A 활성화 정도에 따른 암의 성장과 전이 경향을 관찰했다. 그 결과 KHK-C 효소가 많은 생쥐는 암의 발생이나 전이가 잘 일어나지 않았지만 KHK-A 효소가 많은 생쥐는 유방암 세포가 더 커지고 폐를 비롯한 다른 장기로도 쉽게 전이되는 것이 확인됐다. 박종완 서울대 의대 교수는 “이번 연구는 식재료에 많이 이용되는 과당이 비만, 당뇨 등 대사질환 뿐만 아니라 암 전이에도 관여한다는 것을 보여줬다”라며 “암환자가 영양보충을 위해 과당이 함유된 식단을 이용할 경우 어느 정도 과당섭취가 적당한지 파악하기 위해 추가연구를 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

13일 0시부터 개정된 감염병예방법에 따라 마스크 착용 의무화가 본격 시행됐다. 마스크를 쓰지 않을 때는 물론 턱에만 걸치고 있던지 목에 걸고 있어도 10만원의 과태료 대상이 된다. 또 마스크를 쓰더라도 망사형이나 밸브형 마스크, 투명 위생 플라스틱 입가리개는 착용하더라도 과태료를 물 수 있다. 망사형이나 투명 입가리개는 침이 튀는 것을 막을 수 없기 때문에 문제가 되더라도 밸브형은 왜 문제가 될까라는 의문을 갖는 이들이 많다. 이 같은 궁금증에 대해 미국 표준기술연구원(NIST) 재료측정연구실 연구팀은 착용자의 호흡을 쉽게 만들어 주는 밸브형 마스크가 타인에게 침방울이 튀어나가는 것을 막아줄 수 없기 때문에 코로나19 확산 차단에 도움이 되지 않는다는 실험결과를 13일 제시했다. 이번 연구결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘유체 물리학’ 11일자에 실렸다. 밸브형 마스크는 마스크 표면에 동전 크기의 배기 밸브가 달려 있는 제품이다. 숨을 들이쉴 때는 차단 효과가 높지만 착용자가 감염자라면 날숨으로 병원균이 튀어나갈 수 있다는 것이다. 이 때문에 KF94 마스크에 비해 호흡이 편하지만 다른 사람들을 감염시킬 우려가 크다고 보고 질병관리청에서 단속 대상 마스크에 포함시킨 것이다. 미국 공학자들이 질병관리청의 판단에 손을 들어주는 연구결과를 내놓은 것이다. NIST 연구팀은 마네킹 안쪽에 사람이 숨쉬는 것과 똑같은 호흡 시스템을 만든 뒤 밸브형 마스크와 일반 마스크를 착용하고 기침이나 재채기를 했을 때와 똑같은 상황을 만든 뒤 공기의 흐름과 밀도의 변화를 정밀 촬영했다.그 결과 밸브가 달리지 않은 N95(KF95와 똑같은 성능) 마스크는 숨을 쉬거나 기침, 재채기를 하더라도 침방울이나 공기가 대부분 걸러지는 것이 관찰됐다. 그렇지만 밸브형 마스크는 상대방의 침방울이나 공기가 침투하는 것은 막지만 착용자 본인의 숨이나 침방울은 밸브를 통해 그대로 밖으로 빠져나가는 것이 관찰됐다. 무증상 감염자가 밸브형 마스크를 쓰고 있는 경우 타인에게 코로나19 바이러스를 그대로 전파할 가능성이 높다는 것을 증명한 것이다. 연구팀은 또 밸브형 마스크가 아니더라도 마스크를 헐겁게 착용할 경우 마스크 주변으로 침이나 공기가 빠져나갈 수 있다고 지적했다. 매튜 스테이메이츠 NIST 엔지니어(유체역학)는 “이번 연구에서는 밸브형 마스크를 착용했을 때 공기가 여과 없이 그대로 마스크에서 빠져나오는 모습을 보여주고 있다”라며 “코로나19는 무증상 상태로 바이러스를 퍼트릴 수 있기 때문에 착용자 자신 뿐만 아니라 타인을 보호하기 위해 밸브형 마스크를 착용해선 안된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr