Sprague Dawley 랫드에서 Zinc oxide 나노물질의 표면처리에 따른 독성에 관한 연구

Abstract

나노물질은 100 nm 이하의 크기를 갖는 물질을 의미하며, 이를 포함한 제품에는 자동차용품, 가전제품, 생활주방용품, 문구용품, 화장품 등 매우 다양할 뿐만 아니라 생활주변에서 쉽게 접할 수 있다. 다양한 나노물질 중 산화아연(zinc oxide, ZnO)은 식품첨가제, 식품포장재, 식품보존제, 플라스틱, 페인트, 배터리 첨가제, UV 차단제 선크림 화장품 등 상업적으로 다양하게 사용되고 있다. 나노물질은 표면처리, 코팅을 통해 물리화학적 특성이 변화하며, 그에 따라 독성이나 효력이 다양하게 관찰된다. 그러나 표면처리에 따른 나노입자의 독성연구는 아직 미흡한 수준이며, 세포수준의 연구가 주를 이루고 있고 동물을 이용한 중장기적인 노출에 따른 독성 연구는 아직 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 ZnO 나노물질의 표면을 음전하와 양전하로 처리하여 90일간의 중장기적인 노출을 통해 독성의 차이를 확인하고 향후 식품분야에 폭 넓게 사용될 경우 표면 개질에 따른 안전성에 대한 자료를 제시하고자 한다. 음전하를 띠는 20 nm 산화아연 나노입자(20 nm, negative charged ZnO nanoparticle, 이하 ZnO(-)로 표시함)와 양전하를 띠는 20 nm 산화아연 나노입자(20 nm, Positive Charged ZnO nanoparticle, 이하 ZnO(+)로 표시함)의 독성변화와 무독성량을 조사하기 위하여, SD 랫드를 대상으로 14일 용량결정 시험 및 90일 반복투여 경구독성시험을 실시하였다. 125, 250 및 500 mg/kg의 투여용량을 설정하여 SD 랫드에 90일간 매일 반복하여 경구로 투여하였다. 또한 독성반응의 지속성 및 회복성을 평가하기 위해 14일간 회복기간을 두어 관찰하였다.

ZnO(-)과 ZnO(+) 모두 90일 반복투여 경구독성시험 결과, 시험기간 동안 동물이 치사에 이르지는 않았으나 췌장, 위, 안구에서 시험물질에 의한 병변이 관찰되었고 빈혈과 관련된 인자의 변화를 보였다. 125 mg/kg 투여용량까지 유의할 만한 독성학적인 변화가 관찰되어 무독성량(NOAEL)은 암·수 모두 찾지 못했으나, 최소독성량은 암·수 모두 125 mg/kg 이었다.

기존의 표면전하가 개질되지 않은 ZnO 나노입자의 90일 반복투여독성시험 결과와 비교한 결과 MCV, MCH, MCHC의 감소량이 더 적고, 혈소판 및 전해질의 변화가 관찰되지 않았다. 이는 표면개질로 인하여 독성이 감소된 결과로 판단되었다. 음전하와 양전하로 표면 전하를 개질 한 결과, ZnO(+)투여군이 더욱 강한 부작용을 보여 표면개질에 따른 독성의 차이가 현저함을 보여주었고 표면전하가 개질되지 않은 ZnO을 투여하였을 경우보다 혈액학적, 혈청학적 영향이 감소하여 표면개질로 인하여 조혈기계 및 전해질 독성이 감소된 것으로 판단되었다.