포항 한동대학교(총장 박성진) 생명과학부 김아람 교수가 교신저자로 참여한 효소 기반 미세·나노플라스틱 정량 연구가 분석화학 분야 저명 국제학술지 ‘Talanta’(JCR Q1)에 게재됐다.

논문명은 ‘Enzyme-driven fluorescence quantification of micro and nanoplastics(효소 기반 미세·나노플라스틱 형광 정량법)’로, 지난 9월 22일 온라인 공개됐다. 연구에는 디컴포지션 정혜민 연구원(한동대 박사과정)이 제1저자로, 김아람 교수와 최명현 디컴포지션 대표가 교신저자로 참여했다.

이번 연구는 디컴포지션이 개발한 효소와 연구 지원을 바탕으로 진행됐으며, 관련 기술은 디컴포지션이 사업화를 이어가고 있다.

미세플라스틱은 크기가 작을수록 생체 흡수 가능성이 높아 1μm 이하 나노플라스틱의 인체 위해성에 대한 우려가 커지고 있다. 그러나 기존 분석법은 고가 장비와 복잡한 전처리가 필요하고, 장비 해상도의 한계로 나노플라스틱은 신뢰성 있게 측정하기 어려웠다.

연구팀은 이 문제를 특정 플라스틱만 분해하는 미생물 유래 효소로 풀었다. PET 플라스틱 분해효소가 표적을 분해할 때 생기는 물질을 형광 신호로 바꿔 농도를 측정하는 방식으로, 입자를 직접 관찰하지 않기 때문에 크기의 제약을 거의 받지 않는다. 또한 효소가 특정 화학 구조만 인식하는 특성 덕분에 여러 물질이 섞인 시료에서도 표적 플라스틱만 선택적으로 검출할 수 있으며, 이러한 선택성은 50nm 크기의 입자에서도 유지됐다.

연구팀은 이 방법으로 200nm 크기의 나노플라스틱까지 정량하는 데 성공했다. 정확도 검증에서는 미세플라스틱 기준값과의 일치도가 92%로 기존 표준 분석법인 적외선 분광법(83%)보다 높게 나타났고, 나노플라스틱 영역에서는 열분해 질량분석법과 대등한 결과를 보였다. 동시에 일반 마이크로플레이트 리더로 여러 시료를 동시에 분석할 수 있어 분석 시간이 획기적으로 개선됐으며 고가의 전문 분석 장비가 없는 실험실에서도 활용할 수 있다.

이번 연구는 생명과학 기반의 효소 연구를 환경 분석 기술로 확장했다는 점에서 의미가 있다. 그동안 플라스틱 분해효소 연구는 주로 새로운 효소나 미생물을 찾는 데 집중돼 왔지만, 이번 연구는 효소 반응을 미세·나노플라스틱의 정량 분석에 본격적으로 활용했다.

이번 성과는 한동대 생명과학부의 생명과학 및 분석화학 분야 연구 역량과 지역 기업의 기술력이 만나 거둔 결실이다. 글로컬대학30에 선정된 한동대는 이번 연구를 통해 지역 기업과 함께 국제 수준의 연구 성과를 만들어 내는 협력 모델을 보여줬다.

김아람 교수는 “자연환경 회복의 출발점은 오염을 정확히 측정하는 데 있다. 자연에서 찾은 효소를 활용한 이번 연구가 미세·나노플라스틱을 정밀하게 측정하는 데 필요한 기술과 비용의 장벽을 낮추고, 플라스틱 오염을 줄이는 데 실질적으로 기여하는 계기가 되길 바란다”고 말했다.

디컴포지션 소개

디컴포지션은 2022년 포항에서 설립된 바이오 딥테크 기업으로, 한동대학교 생명과학부와 함께 연구를 진행하고 있다.

논문 링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/...