박테리아를 물리적으로 파괴시킬 수 있는 힘의 크기는?

(Simultaneous AFM nanoindentation and fluorescence imaging of E. coli. Credit: Patricia Bondía)

박테리아는 보통 마이크로미터 단위의 작은 생물체로 매우 작고 약하지만, 인체 내부에 자리잡고 빠르게 증식할 경우엔 치명적인 감염증을 일으킬 수 있습니다. 혈관을 타고 전신으로 퍼지면서 패혈증을 일으키면 생명이 위험한 상황입니다. 이런 사태를 막기 위해 많은 항생제가 나왔지만, 세균 역시 내성을 진화시키면서 보건 의료 분야에서 심각한 문제가 되고 있습니다.

마드리드 기술진보 연구소 나노과학 연구소 (IMDEA Nanoscience Institute)의 과학자팀은 항생제가 아닌 기계적인 힘으로 세균을 파괴하는데 필요한 힘을 연구했습니다. 연구팀은 AFM(atomic force microscopy)를 통해 망치로 세균을 누르는 것처럼 힘을 주어 세포막이 파괴되는 순간을 포착했습니다. 그 결과 대장균을 파괴하는데 필요한 힘은 20nN(나노뉴튼, 10억 분의 1N)인 것으로 확인됐습니다.

물론 그렇다고 해서 2마이크로미터 크기의 대장균을 하나씩 찾아 망치로 때려 파괴시킬 수는 없습니다. 인체에 질병을 일으킬 수준의 대장균이라면 수백억 개도 넘을 것이기 때문입니다. 하지만 세균 세포벽에 붙어 기계적인 힘으로 구멍을 뚫는 나노머신은 가능할지도 모릅니다. 앞서 소개한 것처럼 비슷한 형태의 연구가 진행 중이기도 합니다.

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이번 연구는 세균을 보면서 한번쯤 할 수 있는 생각을 실제로 실행해 옮겼다는 점에서 재미있는 연구 같습니다.

참고

Adrián del Valle et al. Mechanically Induced Bacterial Death Imaged in Real Time: A Simultaneous Nanoindentation and Fluorescence Microscopy Study, ACS Applied Materials & Interfaces (2020). DOI: 10.1021/acsami.0c08184

https://phys.org/news/2020-07-bacterium.html

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