최근 전국적으로 미세먼지의 심각성이 높아지면서 관심을 모으고 있는 가운데 한국원자력연구원이 미세먼지의 체내 움직임을 관찰할 수 있는 기술을 개발해 관심을 모으고 있다.
한국원자력연구원 첨단방사선연구소 생명공학연구부 전종호 박사 연구팀은 28일 방사성동위원소를 이용해 미세먼지의 체내 분포를 영상화하는 기술을 개발하는데 성공했다고 발표했다.
연구진은 자동차 디젤엔진에서 배출되는 미세먼지(1μm 미만)와 동일한 유형의 미세먼지 표준물질(DEP: Diesel Exhaust Particulates)과 방사성동위원소를 화학적으로 결합시킨 미세먼지 샘플을 실험용 쥐의 기도와 식도에 각각 투입하고 RI-Biomics시설의 핵의학 영상장비를 활용해 장기 내 DEP의 축적량과 장기들의 상태를 촬영했다.
RI-Biomics 시설은 인체를 투과해 체내 물질의 움직임을 실시간으로 추적할 수 있는 방사성동위원소(Radioisotope, RI)의 특성을 생명체학(Biomics)에 적용한 융합연구 시설이다.
연구진은 개발 단계의 신약 후보물질에 미량의 방사성동위원소를 합성한 뒤 동물 등 실험체에 투여함으로써 실험체 내 해당 물질의 분포 정도를 촬영했다.
이번 연구 결과, 입을 통해 식도로 유입된 DEP은 이틀 만에 체외로 배출됐으며 이동 중 다른 장기에 영향을 주지 않는 것으로 밝혀졌다.
반면, 코를 통해 기도를 거쳐 흡입된 DEP은 같은 기간 60%가량 폐에 축적됐으며 배출에도 7일 이상의 기간이 소요되는 것으로 관찰됐다.
또한 배출 과정 중 소량의 DEP가 간과 신장 등 일부 다른 장기로 이동하는 것도 확인했다.
이번 영상화 기술 개발 성공은 종래의 분석 화학적 방법, 즉 실험체 부검을 통해 확보한 장기에서 유해물질을 추출해 정량하는 실험 기법으로는 불가능했던 체내 미세먼지의 실시간 축적량 및 움직임과 배출 상태를 살아있는 실험체에서 연속적으로 관찰해냈다.
전종호 박사는 “핵의학 영상 기술을 활용하여 체내 유입된 미세먼지의 분포도 및 동적 특성을 체계적으로 확인한 연구는 이번이 처음”이라며 “현재 의학계에서 주목하는 미세먼지 노출로 인한 다양한 질환의 발병 원인을 규명하고, 치료 기술 개발에 필요한 기초 연구를 지원하는 등 향후 국민 보건 향상에 기여 할 수 있는 활로를 모색해 나갈 것”이라고 말했다.
이 연구 결과는 11월26일 국제학술지 케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications)에 ‘방사성동위원소 활용 미세먼지 표준물질(DEP)의 체내 영상화 연구결과’라즌 주제로 게재되었으며 표지 논문으로 선정 됐다.
한편 대기 중에 분포된 미세먼지는 호흡기를 거쳐 폐에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 천식, 폐렴과 같은 호흡기 질환을 유발한다.
또한 일반적으로 크기가 작을수록 독성이 커지며 미세먼지 크기에 따라 체내 장기 분포가 달라지는 것으로 알려져 의료계 및 학계에서는 체내에 유입 된 미세먼지의 움직임을 분석하고 배출 기술을 연구하는 등 유해성 저감을 위한 다양한 노력을 기울이고 있다.
미세먼지는 화석연료를 태우거나, 공장·자동차의 매연을 통해 발생하는 먼지들 가운데 입자 지름이 10마이크로 미터(μm ; 1μm=100만 분의 1m)이하인 먼지를 말하며 머리카락 지름이 50~70μm인 것과 비교했을 때 약 5분의 1~7분의 1 크기로 육안으로 식별할 수 없다.
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