김아람 한동대 교수, 미생물 효소로 나노플라스틱 잰다

국제학술지 'Talanta' 게재… 대학·기업 협력 성과
고가 장비 없이 1μm 이하 나노플라스틱까지 측정
기준값 일치도 92%로 적외선 분광법(83%) 웃돌아

한동대 현동홀(본관) 전경. (사진=한동대 제공)

김아람 한동대 교수(생명과학부)가 포항 딥테크 기업 디컴포지션(대표 최명현)과 함께 미생물 유래 효소로 미세·나노플라스틱을 정량하는 기술을 개발했다.

연구 결과는 분석화학 분야 저명 국제학술지 'Talanta'(JCR Q1)에 실렸다. 글로컬대학30에 선정된 한동대가 지역 기업과 함께 추진해 온 산학 협력 연구의 결과다.

논문 제목은 'Enzyme-driven fluorescence quantification of micro and nanoplastics(효소 기반 미세·나노플라스틱 형광 정량법)'로, 지난 9월 22일 온라인으로 공개됐다.

디컴포지션 정혜민 연구원(한동대 박사과정)이 제1저자로, 김아람 교수와 최명현 대표가 교신저자로 이름을 올렸다. 연구는 디컴포지션이 개발한 효소와 연구 지원을 바탕으로 이뤄졌으며 관련 기술은 현재 이 회사가 사업화를 이어가고 있다.

플라스틱 입자는 작을수록 몸속에 흡수될 가능성이 높아 1μm 이하 나노플라스틱이 인체에 미치는 위해성에 대한 우려가 커지고 있다.

하지만 기존 분석법은 값비싼 장비와 까다로운 전처리 과정이 필요하고 장비 해상도의 한계로 나노플라스틱을 신뢰성 있게 측정하기 어려웠다.

연구팀이 주목한 것은 특정 플라스틱만 골라 분해하는 미생물 유래 효소다. PET 플라스틱 분해효소가 표적을 분해할 때 생기는 물질을 형광 신호로 바꿔 농도를 읽어 내는 방식으로 입자를 직접 관찰하지 않아 크기에 따른 제약을 거의 받지 않는다.

또한 효소가 특정 화학 구조만 인식하는 덕분에 여러 물질이 섞인 시료에서도 표적 플라스틱만 가려낼 수 있으며 이러한 선택성은 50nm 크기 입자에서도 유지됐다.

이 방법으로 연구팀은 200nm 크기의 나노플라스틱까지 정량하는 데 성공했다. 정확도 검증 결과 미세플라스틱 기준값과의 일치도는 92%로, 기존 표준 분석법인 적외선 분광법(83%)보다 높았다. 나노플라스틱 영역에서는 열분해 질량분석법과 대등한 결과를 보였다. 또한 일반 마이크로플레이트 리더로 여러 시료를 한꺼번에 분석할 수 있어 분석 시간을 크게 줄였고 고가의 전문 분석 장비가 없는 실험실에서도 활용할 수 있다.

그동안 플라스틱 분해효소 연구는 주로 새로운 효소나 미생물을 찾는 데 초점이 맞춰져 왔다. 이번 연구는 효소 반응을 미세·나노플라스틱 정량 분석에 본격적으로 적용해 생명과학 기반 효소 연구를 환경 분석 기술로 확장했다. 대학의 생명과학·분석화학 연구 역량에 지역 기업의 효소 기술이 더해졌다.

김아람 교수는 "자연환경 회복은 오염을 정확히 측정하는 데서 출발한다"며 "자연에서 찾은 효소를 활용한 이번 연구가 미세·나노플라스틱 정밀 측정 기술의 비용 장벽을 낮추고 플라스틱 오염을 줄이는 데 실질적으로 기여하는 계기가 되길 바란다"고 말했다.


포항=김규동 기자