수계 환경에서 그래핀계 나노 물질의 미생물 불활성화 특성

Abstract

단일 탄소층으로 이루어진 그래핀은 2004년 멘체스터 (Manchester) 대학, Andre Gein 과 Kostya Novoselov에 의해 발견된 이래로, 우수한 전기적, 광학적, 기계적 특성이 밝혀지면서 학문적뿐만 아니라 산업적으로도 많은 관심을 받아 오고 있으며, 그래핀을 이용한 전극, 태양전지, 의료기기, 바이오센서 등에 대한 연구가 진행되면서 응용 분야가 점점 확대되고 있다. 그리고 이러한 산업적 응용의 확대는 그래핀계 물질이 환경에 노출될 가능성이 높아짐을 의미하므로 그래핀계 물질이 환경에 미치는 영향에 대해 파악할 필요가 있다.

최근 그래핀계 물질이 미생물에 미치는 영향에 대해 파악하고자 박테리아나 동물세포를 이용한 독성 연구가 진행되었다. 하지만 현재까지의 독성 연구는 실제 수계 환경의 pH, 온도, 빛 조건에 대한 고려가 부족한 실험 조건에서 수행되었으며, 사용된 그래핀계 물질도 제한적이기 때문에, 실제 환경에 대한 영향을 파악하기에는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수계 환경에서 그래핀계 물질의 미생물 불활성화 특성을 평가하기 위하여, 화학적박리법으로 제조한 2 종류의 그래핀, 1 종류의 그래핀 옥사이드와 상용화된 그래핀을 이용하였고, 실제 수계환경에 미치는 영향을 파악하기 위하여 다양한 수계 환경(온도, pH, 빛)에서 그래핀계 물질을 노출시켜 미생물 불활성화 특성을 조사하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 제조방법에 따라 각기 다른 pH 특성을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 박테리아 독성이 차이가 나는 것을 관찰 할 수 있었다. 하지만 중성 pH 조건과 상온에서는 그래핀계 물질의 독성이 현저히 감소하였고, 영양분이 충분한 조건에서 그래핀게 물질이 세포성장에 미치는 영향은 미미하였다. 빛 조사 시 그래핀의 광화학특성이 박테리아 독성이 미치는 영향은 미미하였고, 그래핀에 의해 발생되는 활성산소종도 관찰되지 않았다. 본 연구 결과로부터, 그래핀계 물질의 박테리아 독성은 실제 환경과 유사한 조건을 조성하였을 경우 독성이 감소하므로, 실제 그래핀계 물질이 수계 미생물에 미치는 영향은 미미하다고 해석될 수 있다.