[이한영 기자]

그래핀 소재 이미지(ai 생성이미지)

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몸에 닿는 물건의 위생 관리가 중요해지는 가운데 세균만 선택적으로 제거하는 새로운 항균 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 의류와 의료용 섬유, 생활용품 등 다양한 분야에서 활용될 차세대 항균 소재 가능성이 제시됐다.

KAIST는 신소재공학과 김상욱 교수와 생명과학과 정현정 교수 공동 연구팀이 산화그래핀(Graphene Oxide)이 세균에는 강력한 항균 효과를 보이면서 인체 세포에는 영향을 주지 않는 작용 원리를 규명했다고 25일 밝혔다.

산화그래핀은 머리카락보다 훨씬 얇은 탄소층에 산소가 결합한 나노 소재로 물과 잘 섞이고 다양한 기능을 구현할 수 있는 특성을 지닌다.

(왼쪽부터) 카이스트 생명과학과 정주연 석박통합과정, 신소재공학과 차수진 박사과정, 생명과학과 정현정 교수, 신소재공학과 김상욱 교수

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연구팀은 산화그래핀이 세균의 세포막에만 선택적으로 결합해 파괴하는 '선택적 항균 작용'을 한다는 사실을 확인했다. 산화그래핀 표면의 산소 작용기가 세균 세포막에 존재하는 특정 인지질 성분인 POPG와 결합하면서 세균 막을 손상시키는 방식이다. 사람 세포에는 해당 성분이 없어 영향을 받지 않는 구조다.

연구팀이 개발한 산화그래핀 기반 나노섬유는 항생제에 내성을 가진 슈퍼박테리아를 포함한 다양한 병원성 세균의 성장을 억제하는 효과를 보였다. 동물 실험에서도 염증 반응 없이 상처 치유를 촉진하는 결과가 확인됐다.

돼지 감염 상처 모델에서의 항균 효과 및 상처 치유 증진 효과 검증

또 해당 소재를 적용한 섬유는 반복 세탁 이후에도 항균 기능이 유지돼 의류와 의료용 섬유 등 산업 활용 가능성도 입증됐다.

이 기술은 이미 생활 제품으로도 이어지고 있다. 교원 창업기업인 소재창조의 원천 특허를 기반으로 출시된 그래핀 항균 칫솔은 누적 판매 1000만개를 돌파했다. 또 2024년 파리 올림픽 태권도 시범단 도복에도 그래핀 텍스 소재가 적용됐다.

상용화된 그래핀 칫솔

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김상욱 교수는 "그래핀이 인체에는 안전하면서 세균만 선택적으로 제거하는 원리를 과학적으로 규명한 사례"라며 "화학 항균제 없이도 안전한 의류와 웨어러블 기기, 의료용 섬유 등 다양한 분야로 기술 확장이 가능할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 차수진 박사과정과 정주연 석박통합과정이 1저자로 참여했으며 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)'에 3월 2일 게재됐다. 나노기술 전문 포털 '나노워크(Nanowerk)'에서도 주목할 연구 성과로 소개됐다. /대전=이한영기자

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