(During the Tripathi's electrochemical process, current and an acid electrolyte etch nano-sized needle-like structures on the surface of stainless steel. The structures are able to destroy bacterial cells. Credit: Small (2024). DOI: 10.1002/smll.202311546)
(a) Nanotextured stainless steel fabrication and its modification using Cu by electrochemical techniques. b,c) SEM and d,e) AFM, b,d) images of pristine stainless steel, and c,e) nanotextured stainless steel etched for 30 s at 8 V. Credit: Small (2024). DOI: 10.1002/smll.202311546)
항생제 내성균의 확산과 병원 내 감염의 증가로 인해 의료기관에서 감염 예방은 갈수록 중요해지고 있습니다. 따라서 과학자들은 효과적이고 안전한 항균 코팅 기술을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 조지아 공대의 아누자 트리파티 (Anuja Tripathi)와 동료들은 의료용 기구와 일상에서 흔히 쓰이는 금속 제품인 스테인레스 스틸에 항균 코팅을 입히는 기술을 개발했습니다.
그람 양성균과 달리 그람 음성균은 두꺼운 보호막을 지니고 있어 항생제는 물론 소독약에 대해서도 내성을 지니고 있습니다. 따라서 병원에서 사용하는 의료 기구나 손잡처럼 흔히 만지는 부위에 뭍어 있다가 환자와 의료진의 손을 통해 전파될 위험성이 있습니다.
연구팀은 두 가지 방법을 통해 항생제와 살균소독제 없이 세균을 파괴하는 방법을 개발했습니다. 우선 스테인레스 스틸을 전기 화학적 방법으로 식각(etch, 화학 약품의 부식 작용을 이용해 표면을 가공하는 것)해 나노미터 크기의 바늘처럼 만듭니다.
이렇게 만든 나노 텍스처 (nano-texture) 스테인레스 스틸은 그 자체로 세균의 두꺼운 보호막을 찟고 세균을 파괴할 수 있지만, 연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 표면을 다시 항균성을 지닌 금속인 구리로 코팅해 나노 텍스처를 보호하고 항균성능을 더 높였습니다.
대표적인 그람 음성균인 대장균 (E. coli)와 그람 양성균인 표피포도상구균 (Staphylococcus epidermis)을 대상으로 테스트한 결과 이 나노텍스처 항균 코팅 스테인레스 스틸은 대장균의 97%, 표피포도상구균의 99%를 제거하는 것으로 나타났습니다. 이를 다양한 의료 기기 및 병원 내에 활용할 경우 감염 위험도를 낮출 수 있을 것으로 기대되는 대목입니다.
물론 이런 항균성을 오래 유지하는지, 그리고 다른 문제점은 없는지, 가격은 적당한지 여러 가지를 검증해야 실제로 상용화될 수 있겠습니다. 하지만 날이 갈수록 항생제 내성이 심해지는 상황을 고려할 때 항생제 없이 세균을 없앨 수 있는 항균 기술의 중요성이 커질 것 같습니다.
참고
https://phys.org/news/2024-05-stainless-steel-bacteria-antibiotics-chemicals.html
Anuja Tripathi et al, Dual Antibacterial Properties of Copper‐Coated Nanotextured Stainless Steel, Small (2024). DOI: 10.1002/smll.202311546
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