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인공감미료 네오탐, 장벽 손상 가능성 밝혀져
- 차세대 인공감미료 중 하나인 네오탐(neotame)이 사람의 장을 손상시키고 질병을 유발할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다고 의학 매체 메디컬익스프레스가 전했다. 네오탐은 아스파탐을 개선한 것으로 단맛이 설탕의 7000~1만 배나 강한 인공감미료다. 이 연구는 네오탐이 건강했던 장내 세균을 병들게 하고 장벽을 침범해 과민성 대장 증후군과 패혈증 등 다양한 건강 문제를 야기할 수 있음을 보여준다. 연구는 또한 장벽의 일부를 형성하는 상피 세포층의 파괴를 유발할 가능성을 알려주는 첫 번째 성과이기도 하다. 이번 연구는 영국 케임브리지 소재 공립 종합대학인 앵글리아러스킨대학(ARU) 연구팀이 수행했으며, 결과는 '프런티어 인 뉴트리션(Frontiers in Nutrition)' 저널에 실렸다. 이 연구에는 방글라데시의 자한기르나가르 대학도 참여했다. 연구 결과는 다소 충격적이다. 네오탐이 직접적으로 장 상피 세포의 사망을 유발함으로써 직접적으로 장을 손상시킬 수 있으며, 장에서 흔히 발견되는 박테리아를 병들게 해 간접적으로 장을 손상시킬 수 있다는 것이다. 실험실 연구에서는 음료, 식품 및 츄잉껌 등에서 발견되는 네오탐에 이.콜리(E.coli: Escherichia coli) 및 이.파이칼리스(E.faecalis: Enterocococcus faecalis)가 노출된 후, ▲생물막 형성 ▲병든 박테리아에 의한 세포 부착 ▲병든 박테리아 침입 증가 등 다양한 병원성 반응이 확인됐다. 이.콜리나 이.파이칼리스 등은 장내 감염을 일으키는 세균의 일종이다. 최신 인공감미료 중 일부는 설탕에 비해 1000배 이상 달콤한 맛을 가지고 있어 음식과 음료에 첨가하는 양을 줄인다. 비록 사용되는 양은 적지만, 상피-미생물군 관계에 대한 네오탐의 영향은 장 건강을 악화시킬 가능성이 있으며, 이는 다시 과민성 대장 질환 또는 인슐린 저항성과 같은 대사 및 염증성 질환으로 이어질 수 있다. 네오탐에 대한 이 새로운 연구는 가장 널리 사용되는 인공감미료 중 일부인 사카린, 수크랄로스, 아스파탐이 내장에 손상을 일으킬 수 있다는 사실을 발견한 과거 연구 결과의 연장선상에서 이루어진 것이다. 이전 연구도 ARU 하보비 칙저 박사팀이 수행했다. 인공감미료는 당 섭취를 줄여 줌으로써 체중 감량을 돕고 혈당 저항성과 제2형 당뇨병을 앓고 있는 사람을 도울 수 있다는 점에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 이번에 발표된 새로운 연구는 최근 개발된 일부 인공감미료의 독성 유발 효과 또는 악영향에 대한 추가 연구가 필요함을 시사한다. 연구팀을 이끈 칙저 박사는 "사카린, 수크랄로스 및 아스파탐과 같은 감미료가 인체 건강에 미치는 좋지 않은 영향에 대한 인식이 증가하고 있다. 이는 장벽에 발생할 수 있는 손상과 장에서 형성되는 '좋은 박테리아'에 대한 손상을 보여준다“고 말했다. 그는 또 "이는 설사, 장염, 심지어 박테리아가 혈류로 들어갈 경우 패혈증과 같은 감염 등 심각한 건강 문제로 이어질 수 있다. 그러므로 최신 감미료에 대한 추가 연구는 중요하다"고 강조하고 "장 미생물군에서 일어나는 병원성 영향을 이해하는 것은 중요하다. 일반적인 식품 첨가물을 더 광범위하게 이해하고 건강에 부정적인 영향을 미치는 분자 메커니즘을 더 잘 이해할 필요가 있음을 보여준다"고 부연했다.
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- IT/바이오
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인공감미료 네오탐, 장벽 손상 가능성 밝혀져
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[신소재 신기술(28)] 바이러스 잡는 나노 스파이크 실리콘, 96% 제거 효율!
- 표면에 접촉하는 바이러스를 96%까지 제거할 수 있는 나노 코팅된 실리콘 신소재가 개발됐다. 호주 로열 멜버른 공과대학교(RMIT) 연구팀은 바이러스 제거가 탁월한 나노 스파이크로 코팅된 새로운 실리콘 소재를 개발했으며, 이 소재는 표면에 닿은 바이러스 입자의 최대 96%를 제거하는 성능을 보였다고 과학 전문 매체 사이언스얼럿이 최근 보도했다. 이 나노 스파이크 실리콘 소재는 병원, 연구실, 멸균 환경이 필수적인 모든 장소에서 활용 가능성이 높다. 연구팀에 따르면 나노 스파이크는 바이러스 입자와 접촉 시 물리적으로 파괴하거나 바이러스의 복제 기능을 저해한다. 연구 결과 6시간 만에 표면상의 거의 모든 바이러스 활성이 저지됐다. 연구팀은 "96% 바이러스 제거율은 표면 접촉을 통해 전염되는 다양한 병원체로부터 사람을 보호하는데 충분하다"고 말했다. 연구를 주도한 RMIT 분자생물학자인 나탈리 보그 박사는 "이 바이러스 제거용 신소재 표면은 육안으로는 평평한 검은 거울처럼 보이지만 실제로는 바이러스를 죽이도록 특별히 설계된 미세한 스파이크로 구성되어 있다. 사람들이 만지는 장치와 표면에 이 소재를 적용하면 바이러스 확산을 방지하고 소독제 사용을 줄일 수 있다"고 설명했다. 자연에서 영감 받은 나노 스파이크 소재 이번 연구는 자연에서 영감을 받았다. 잠자리와 매미 등 곤충의 날개에는 박테리아와 곰팡이를 파괴하는 나노 스케일 스파이크가 있다. 하지만 바이러스는 훨씬 더 작기 때문에 나노 스파이크 실리콘 소재 또한 바이러스처럼 미세해야 한다. 연구팀은 이온 빔 기술을 사용해 실리콘 웨이퍼 일부를 제거해 높이 290nm((나노 미터), 끝 너비 2nm(인체 머리카락보다 3만 배 가늘음)의 스파이크 표면을 만들었다. 이후 연구팀은 기관지염, 폐렴, 크루프 등 질병을 유발하는 네 가지 유형의 인간 파라인플루엔자 바이러스(hPIV-3)를 사용해 이 소재의 항균 효능을 실제 및 이론적으로 검증했다. hPIV-3는 인간 파라인플루엔자 바이러스 중 가장 독성이 강하다. 연구팀은 발표된 논문에서 "특히 우리의 연구는 항바이러스 표면의 설계와 최적화에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 그 효과를 극대화 하는데 있어 날카로운 나노 피처의 중요한 역할에 중점을 둔다"고 설명했다. 현재 연구는 실험실 단계이지만 이 표면 소재를 확장 적용할 수 있다면 의료 환경에서 획기적인 변화를 가져올 수 있다. hPIV는 급성 호흡기 질환의 3분의 1을 차지하며 특히 어린이는 감염 위험이 높다. 병원은 면역력이 약한 환자가 밀집해 있는 특수 환경으로 인해 방치될 경우 바이러스가 빠르게 확산될 수 있다. 연구팀은 앞으로 다양한 소재 구성 및 다른 바이러스 유형을 대상으로 실험을 진행할 계획이다. RMIT 응용물리학자인 샘슨 마흐 박사는 "실험실이나 의료 시설과 같은 위험한 생물학적 물질에 노출 위험이 있는 고위험 환경에 이 최첨단 기술을 도입한다면 감염병 봉쇄 조치를 크게 강화할 수 있다"고 말했다. 이 연구 결과는 'ACS 나노' 저널에 게재됐다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(28)] 바이러스 잡는 나노 스파이크 실리콘, 96% 제거 효율!
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홍콩대, 파킨슨병(PD) 신경퇴행 강력 억제하는 식이요법 보충제 발견
- 홍콩대(HKU) 생명과학부 차오구 정 교수팀이 진행한 연구에서 짧은사슬 지방산(SCFA: 탄소 수 6개 이하의 지방산)인 프로피오네이트가 장과 뇌 사이의 기관 간 신호전달을 조절해 파킨슨병(PD) 신경퇴행을 강하게 억제한다는 사실이 밝혀졌다고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 프로피오네이트 분해를 억제하거나 식이요법을 통해 프로피오네이트를 보충하면, PD와 관련된 지표가 개선되고 장에서 에너지 생산이 향상돼 단백질 응집체를 분산시킬 필요 없이 신경 건강이 촉진된다는 것이다. 프로피오네이트 수치를 증가시켜 신경퇴행을 대사적으로 막는 것은, 파킨슨 등 신경퇴행성 질환의 치료에 대한 새로운 가능성을 제시한다는 점에서 주목받고 있다. 이 연구 결과는 최근 선도적인 생물학 저널인 '셀리포트(Cell Reports)'에 발표됐다. 연구 배경 뇌의 단백질 응집체를 표적으로 삼아 PD와 알츠하이머병(AD)과 같은 신경퇴행성 질환을 치료하는 전통적인 방법은 지금까지 성공 가능성이 매우 낮았다. 그러나 이번 새로운 연구는 장내 세균에서 유래한 대사산물이 신경퇴행을 조절하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여 준다. PD는 도파민성 신경세포에 알파시누클레인(알파-신: 뇌세포 사이에 신경 전달을 돕는 단백질로 PD를 일으키는 주요 원인) 단백질이 비정상적으로 축적되고 응집되는 것을 특징으로 하며, 이는 단백질 독성 스트레스와 신경 세포 사망을 유발한다. 실험용 쥐를 대상으로 한 PD 모델에 대한 이전 연구에서는 장내 미생물군이 알파-신 병리학의 운동 결핍 및 신경 염증을 유발하는 것으로 나타났다. 그러나 어떤 미생물이 숙주 신경퇴행에 영향을 미치는지는 대부분 불분명하다. 최근 몇 년 동안 관심을 끌고 있는 박테리아 대사산물의 한 종류는 식이섬유의 발효를 통해 혐기성 박테리아가 생산하는 SCFA(초산, 프로피온산 및 부티르산)이다. 그러나 SCFA가 신경 퇴행에 미치는 영향은 논란의 여지가 있다. 일부 연구에서는 SCFA가 신경 퇴행을 악화시키고 염증을 증가시키는 것으로 나타났다. 반면 다른 연구에서는 SCFA가 신경 퇴행을 방지한다는 사실이 밝혀졌다. 정 교수팀은 이전에 흙 속에 사는 1mm정도 크기의 작은 선형동물(C. elegans) PD 모델을 사용해 전체 게놈을 검사, 여기에서 38개의 신경퇴행성 유전자를 확인했다. 이 박테리아 유전자 중 일부는 숙주에서 프로피오네이트의 분해를 유도하는 비타민 B12의 생합성에 필수적이다. 이에 따라 연구팀은 프로피오네이트의 수치를 높이면 신경퇴행을 억제할 수 있다고 가정했다. 주요 조사 결과 정 교수팀은 PD 질환 동물이 정상 동물보다 프로피오네이트 수치가 낮았으며, 프로피오네이트 분해를 유도하는 식이성 비타민 B12를 제거하거나 프로피오네이트를 직접 보충하면 프로피오네이트 수치를 높이고, 알파-신으로 유발된 신경 세포 사망 및 운동 장애를 막는다는 사실을 발견했다. 놀랍게도 프로피오네이트의 신경보호 효과는 뉴런과 장 사이의 기관 간 신호 전달에 의해 매개됐다. 알파-신의 신경 세포 응집은 장에서 미토콘드리아 전개 단백질 반응(mitoUPR)을 유발해 프로피오네이트 생산을 줄였다. 낮은 프로피오네이트 수치는 지방산 및 아미노산 대사에 관여하는 수많은 프로피오네이트 반응 유전자의 하향 조절을 유발했고, 결국 장의 에너지 생산 결함을 초래했으며, 이는 젖산 및 신경펩티드와 관련된 장-뇌 통신을 통해 신경퇴행을 더욱 악화시켰다. 장에서 프로피오네이트 생산을 유전적으로 강화하거나 프로피오네이트 하류의 주요 대사 조절 인자의 장 발현을 복원하면 신경퇴행이 개선됐다. 이는 장의 대사 상태가 알파-신 유도 신경퇴행을 조절할 수 있음을 시사한다. 중요한 것은 프로피오네이트 보충이 알파-신 응집을 감소시키지 않고 신경퇴행을 억제해 단백질 응집체 하류의 신경 단백질 독성의 대사 구조를 입증한다는 것이다. 이 새로운 연구는 신경퇴행성 질환의 장-뇌 상호작용에 소분자 대사산물이 관여한다는 점을 강조한다. 건강 영향에 미칠 가능성 이 연구는 PD 질환 동물 모델의 실험 결과와 임상 관찰을 연결한다는 점에서 흥미롭다. PD 동물과 마찬가지로 인간 PD 환자도 SCFA를 생성하는 공생 박테리아의 양이 감소하기 때문에 건강한 개인보다 SCFA 수준이 감소한다. 따라서 PD 환자의 낮은 양의 SCFA는 실제로 질병 진행 및 중증도를 초래할 수 있으며, 식이요법을 통해 프로피오네이트를 보충하면 질병을 치료하고 증상을 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 정 교수는 강조했다. 정 교수는 SCFA가 장내 식이섬유의 혐기성 발효에 의해 생성되기 때문에 섬유질이 풍부한 식품, 예컨대 씨앗, 견과류, 과일, 야채 등을 식단에 추가하면, 장내 세균에 의한 SCFA 생성도 증가할 수 있으며 뇌 건강에 유익하다고 제안했다.
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홍콩대, 파킨슨병(PD) 신경퇴행 강력 억제하는 식이요법 보충제 발견
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소에서 조류독감 바이러스 발견…우유 마셔도 안전한가?
- 걸쭉하게 변색된 미국 유제품이 소에서 처음으로 확인된 조류인플루엔자(조류독감) 발병에 기인한 것으로 밝혀졌다. 미국 농무부의 공식 성명에 따르면, 텍사스와 캔자스에 소재한 4개의 낙농장에서 소들이 고병원성 조류인플루엔자(HPAI) 양성 반응을 보였다고 사이언스 온라인판이 전했다. 뉴멕시코 주에서도 사례가 확인되었지만, 낙농장이나 감염된 젖소의 개체 수는 밝혀지지 않았다. 조사 분석 학자 등 전문가들은 저온살균되기 전 여러 우유 샘플에서 HPAI 바이러스의 흔적을 발견했으며, 해당 우유가 비정상적인 것이 명백한 만큼 시장에는 출시되지 않을 것이라고 말했다. 일리노이대학교 어바나샴페인 캠퍼스의 수의사이자 인플루엔자 연구자인 짐 로우(Jim Lowe) 교수는 뉴욕타임스에서 오염된 우유가 시럽처럼 걸쭉해 보인다고 말했다. 다만 전문가들은 이 유제품의 경우 저온살균을 하면 소비자를 바이러스로부터 보호할 수 있다고 말한다. 이번 HPAI 감염은 실험실 실험을 통해 '소가 실제로 조류독감에 감염되기 쉽다'는 사실이 밝혀진 지 15년이 지난 후에 발생한 것이다. 이 연구는 1997년 아시아에서 야생 조류, 가금류, 심지어 인간까지 치명적인 감염을 일으킨 신종조류독감(H5N1)의 발생으로 촉발됐다. 2005년 돼지감염이 발견되었지만, 수년 동안 소와 같은 반추동물(되새김질 동물)도 감염될 수 있는지 여부는 확인되지 않았다. 1990년대 후반부터 과학자들은 조류 독감이 인간 또는 소와 같은 동물에게 전염될 수 있다는 가설을 세웠지만 명확한 증거는 부족했다. 영국의 병든 소에서 인간 신종인플루엔자(H1N1) 계통에 대한 항체가 증가한 사례는 보고됐다. 1999년의 한 연구에서는 우유 생산량이 감소한 젖소가 인플루엔자 감염 징후를 보였다는 증거가 나왔다. 그러나 이번 미국 낙농장에서 확산된 전염병은 지금까지와는 다르다는 지적이다. 현재까지 약 4개의 낙농 농장의 약 10%가 이 영향을 받았다. 일부 농부들이 자신의 사유지에서 죽은 야생 새를 발견했는데, 이는 그 원인이 이동하는 조류에서 나온 것임을 암시한다. 지금까지 조류독감 바이러스로 죽은 소는 거의 없었지만, 감염으로 인해 우유 생산량이 최대 40%까지 급격히 감소하며, 이 현상은 1주일에서 10일 동안 지속된다. 텍사스 농무부(TDA)는 바이러스 확산을 주의 깊게 모니터링하고 있다고 밝혔다. 시드 밀러 국장은 "대중에게 위협이 되지 않으며 우유 공급 부족도 없을 것"이라고 밝혔다. 그는 "오염된 우유는 유통되지 않고 모두 폐기됐다. 드물지만 영향을 받은 우유 중 일부가 시판될 경우도 있지만 저온살균 과정을 통해 바이러스가 죽을 것"이라고 밝혔다. 미국농무부(USDA)에 따르면 저온살균법은 우유에서 인플루엔자와 같은 박테리아와 바이러스를 비활성화시키는 것으로 입증됐다. 과학자들은 바이러스의 게놈 서열을 분석해 소의 전염 과정을 분석하고있다. 미네소타주에 있는 소수의 염소가 H5N1 양성 반응을 보여 미국에서 조류 독감에 걸린 최초의 국내 반추동물이 되었다. 주 수의사인 브라이언 호프스(Brian Hoefs)는 미국 수의사(American Veterinary)에 발표한 성명에서 "이번 발견은 봄철 이주가 가금류에게 높은 위험 전염 기간이지만, 농장의 다른 동물을 감염시킬 가능성 때문에 중요하다"고 말했다. 다만 "다행히 현재까지의 연구에 따르면 포유류는 최종 숙주인 것으로 나타났다. 이는 고병원성 HPAI를 더 이상 퍼뜨릴 가능성이 없다는 것을 의미한다"는 설명이다. 미국 가금류에서 조류독감이 지속적으로 발생하기 시작한 2022년부터 관계자들은 여우, 너구리, 주머니쥐, 스컹크, 물개, 표범, 곰, 퓨마, 살쾡이 등 포유류에서 고병원성 HPAI 발병 사례가 200건 이상 발생했다고 기록했다. 이제 이 목록에 소와 염소가 추가됐다. 밀러 국장은 "감염된 가금류와 달리 젖소는 폐사할 필요가 없으며 소는 완전히 회복될 것으로 예상된다. 텍사스 농무부는 낙농 산업을 확실히 지원하기 위해 최선을 다하고 있다"고 밝혔다.
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- 생활경제
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소에서 조류독감 바이러스 발견…우유 마셔도 안전한가?
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매립지 메탄가스, 지구 온난화의 원인
- 매립지에 쌓이는 쓰레기는 단지 눈에 거슬리는 존재를 넘어선다. 지구를 온난화시키는 엄청난 양의 메탄가스를 배출하는 기후의 악몽이기도 하다. 미국 전역 수백 곳의 매립지에서 메탄 오염을 측정한 새로운 연구에 따르면, 문제가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 심각하다고 사이언스 온라인판이 전했다. 이 소식은 CNN 등 주요 매체에도 비중 있게 보도됐다. 과학자들은 2018~2022년까지 18개 주에 걸쳐 200개 이상의 매립지를 항공 조사했다. 이는 미국 매립지에 대한 측정 조사 중 최대 규모이다. 사이언스 저널에 발표된 연구에 따르면, 조사 결과 평균 메탄 배출량이 공식적으로 보고된 것보다 훨씬 높은 것으로 나타났다. 눈에 보이지 않고 냄새가 없는 가스인 메탄은 이산화탄소에 비해 대기중에 머무는 시간이 짧지만 80배 이상의 온난화 효과를 지니며, 다양한 부문에서 생산된다. 그 중 가장 큰 부문은 석유, 가스, 농업이다. 매립지는 잘 알려지지 않은 메탄 발생원인이지만, 전 세계 메탄 배출량의 약 20%를 차지해 큰 영향을 미친다. 매립지는 음식물 쓰레기, 종이, 목재 등의 유기 폐기물을 산소 없이 분해하면서 메탄을 생성하는 박테리아가 살기에 완벽한 환경을 조성한다. 미국의 대부분의 매립지는 연방 정부에서 휴대용 센서를 사용한 보행 조사를 통해 1년에 4회 메탄 배출량을 측정하도록 규정하고 있다. 연구에 따르면 보행자들은 가파른 경사면이나 쓰레기가 자주 버려지는 곳 등 안전하지 않은 지역을 피하는 경향이 있기 때문에 조사의 정확성을 기하기 어렵고 결과도 다르다. 연구를 담당한 비영리 기관 카본매퍼(Carbon Mapper)의 과학자인 다니엘 커스워스(Daniel Cusworth)는 "보행에 의한 측정은 정확하지 않고 단지 메탄 발생의 핫스팟을 감지하는 것일 뿐”이라고 지적한다. 따라서 매립지 메탄 배출량 추정은 직접 측정보다는 모델을 기반으로 하는 경향이 있으며 이는 데이터에 격차가 있음을 의미한다. 보고서는 항공기, 드론, 위성 등의 원격 감지를 사용하는 고급 모니터링 시스템이 보다 정확하고 포괄적인 상황을 제공할 수 있다고 주장한다. 과학자들은 공중 영상 분광계를 사용하여 측정한 매립지의 52%에서 대량의 메탄 방생을 발견했다. 보고서는 이는 석유 및 가스 부문에 대해 수행된 항공 연구의 메탄 검출 비율을 훨씬 초과한다고 지적한다. 분석 결과는 환경보호국의 온실가스 보고 프로그램(GHGRP)과 같은 현재의 보고 시스템에 메탄 발생원이 대거 누락되어 있음을 보여준다고 연구팀은 지적했다. 보고서는 매립지의 평균 메탄 배출량은 GHGRP에 보고된 것보다 1.4배 더 높았다고 밝혔다. 또한 매립지 메탄 배출이 일반적으로 석유 및 가스 생산으로 인한 배출보다 훨씬 지속적이며 60%가 수개월, 심지어 수년 동안 지속된다는 사실도 발견했다. 스탠포드대학의 환경과학 교수 롭 잭슨(Rob Jackson)은 CNN과의 인터뷰에서 매립지가 ‘슈퍼 메탄 방출자’라며 "항공 데이터는 우리가 수십 년 동안 지적해 왔던 사실을 입증한다"고 말했다. 매립 문제가 조만간 사라질 것 같지는 않다. 커스워스는 “화석연료에 의존하지 않는 미래에도 인간이 버리는 폐기물은 계속 발생할 가능성이 높다. 더 깨끗한 연료로 전환하더라도 우리는 여전히 폐기물 관리 문제를 다룰 것”이라고 말했다. 과학자들은 메탄의 급격한 감소가 기후 변화를 늦추는 가장 효과적인 방법 중 하나라고 말한다. 그러나 미국의 대부분의 메탄 정책은 석유 및 가스 산업을 대상으로 한다. 커스워스는 "기후 목표를 달성하려면 석유와 가스만으로는 메탄 배출량을 줄일 수 없으며, 매립지는 석유나 가스와 마찬가지로 주목을 받아야 한다"라고 주장했다.
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매립지 메탄가스, 지구 온난화의 원인
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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
- 생분해성 혹은 식물 기반의 바이오 플라스틱은 급성장하고 있지만 여전히 기후 및 화학 물질에 대한 우려가 제기됐다. 환경건강뉴스(EHN)은 지난 11일(현지시간) 바이오 플라스틱은 미국 멕시칸 푸드 프랜차이즈 치폴레의 퇴비화 가능한 부리또 그릇부터 코카콜라의 식물성 병, 슈퍼마켓의 불투명한 농산물 봉투에 이르기까지, 식품 산업 전반에 걸쳐 확산되고 있다며 이같이 보도했다. 바이오 플라스틱은 그 외에도 자동차 쿠션, 전자제품, 의류, 건축 자재 등에도 사용되고 있다. EHN에서 소개한 바이오 플라스틱의 정의와 장점과 단점을 다음과 같이 정리했다. 전 세계 바이오 플라스틱 산업은 2023년 87억 달러(약 11조 4031억원)에서 2030년 310억 달러(약 40조 6317억 원)로 급성장세를 보이고 있다. 이는 전통적인 플라스틱 산업보다 빠른 성장률이다. 바이오 플라스틱은 전체 플라스틱 시장의 1%에 불과하지만, 일각에서는 바이오 플라스틱이 플라스틱의 지속 가능한 미래라고 선전하고 있다. 오는 4월, 플라스틱 오염 문제에 대한 해결책을 모색하기 위해 개최되는 국제 조약 회담을 앞두고 있는 대표단 중 일부는 바이오 플라스틱을 조약의 대안 및 대체품으로 포함시키려는 움직임을 보이고 있다. 유럽 바이오플라스틱 협회는 웹사이트에서 "바이오플라스틱이 플라스틱의 진화를 주도하고 있다"고 주장하며 바이오플라스틱의 장점으로 기존 플라스틱에 비해 '탄소 중립성'과 특정 조건에서의 생분해성을 꼽았다. 그러나 바이오 플라스틱이 분해 속도가 빠르고, 더 안전한 소재일 뿐만 아니라 탄소 발자국이 적다는 주장은 과장된 면이 있다. 전문가들은 바이오 플라스틱이 다양한 해결책 중 하나가 될 잠재력을 가지고 있음을 인정하면서도, 제품의 수명 종료 시 관리 및 화학적 안전성을 설계에 포함시키고, 기업의 그린워싱을 방지할 수 있는 더 강력한 표준과 규제의 필요성을 강조했다. 그린워싱(Greenwashing)은 기업이나 조직이 자신들의 제품, 서비스, 정책이 환경에 미치는 영향이 실제보다 훨씬 친환경적이거나 지속 가능하다는 인상을 주기 위해 마케팅 전략이나 홍보 활동을 하는 행위를 말한다. 이러한 행위는 대중에게 오해를 불러일으키거나 잘못된 정보를 제공하여, 실제로는 환경에 해를 끼칠 수 있는 제품이나 서비스를 친환경적인 것처럼 포장하는 것을 포함할 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규제 없어 노르웨이 과학기술연구소의 마틴 와그너 생물학 부교수는 바이오 기반 플라스틱을 안전한 방법으로 제조할 수 있다면, 물론 이는 매우 큰 전제이지만, 우려되는 화학 물질을 배제하고, 나노 및 미세 플라스틱의 생성을 최소화하는 방식으로 생산될 경우, 바이오 기반 플라스틱이 해결책의 한 부분이 될 수 있다고 말했다. 와그너의 연구에 따르면, 환경에 우호적인 것으로 여겨지는 퇴비화 가능한 그릇과 식물 기반 음료수 병이 전통적 플라스틱 제품에서 발견되는 것과 같은 수준의 건강에 해로운 화학 물질을 방출할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 생분해성 바이오 플라스틱이 플라스틱 쓰레기 문제를 근본적으로 해결하지 못한다는 지적도 있다. 바이오 플라스틱은 사용 후 적절한 관리가 필요함에도 불구하고, 바이오 플라스틱 폐기물을 산업적으로 퇴비화하거나 안전하게 관리할 수 있는 인프라나 규정이 아직 충분히 마련되지 않았다. 그로 인해 과학자들과 플라스틱을 지지하는 이들은 플라스틱 사용을 줄이는 것이 플라스틱 위기에 대응하는 가장 핵심적인 해법이라고 강조했다. 특히, 일회용 바이오플라스틱의 사용이 문제를 야기한다고 우려를 표명했다. 플라스틱 재사용을 지지하는 단체인 업스트림(Upstream)의 전무이사 크리스탈 드리스바흐 전무이사는 "지구에서 자원을 수십억 번 채취하고 제조해 단 한 번 사용한 뒤 버리는 행위 자체가 문제의 본질이다"라고 말함으로써, 지속 가능성에 대한 근본적인 접근 필요성을 강조했다. 바이오 플라스틱의 오해 바이오 플라스틱은 생분해성 또는 바이오 기반과 같은 용어가 명확하지 않아 많은 오해를 불러일으킨다는 지적이 있다. 해양 생물학 교수이자 플리머스 대학교 해양 연구소의 리처드 톰슨 소장은 "냉소적인 시각으로 보면 바이오플라스틱은 혼란을 일으키기 위해 의도적으로 만들어진 용어라고 생각한다"고 꼬집었다. 많은 사람들이 모든 바이오 플라스틱이 환경에서 생분해되거나 분해된다고 잘못 알고 있다는 지적이다. 또한 많은 사람들이 바이오 플라스틱이 식물 기반이라고 생각하지만, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)와 같이 화석 연료로만 만들어진 제품도 있다. 업계에서는 PBAT와 같은 물질을 바이오 플라스틱이라고 부르는데, 이는 화학 결합의 유형과 환경 조건에 따라 식물 기반 바이오 플라스틱과 마찬가지로 분해되도록 설계됐기 때문이다. 또한 업계에서는 바이오 플라스틱을 주로 생분해성 플라스틱과 비생분해성 플라스틱으로 나누며, 이들 각각의 범주 안에서 식물 기반 플라스틱과 화석 연료 기반 플라스틱을 동일한 그룹으로 분류하는 경향이 있다. 전 세계적으로 생산되는 플라스틱은 대체로 이 두 범주로 구분된다. 퇴비화 가능한 바이오 플라스틱은 업계 표준에 따라 산업 퇴비화 시설에서 12주 이내에 완전히 분해될 수 있는 생분해성 바이오플라스틱의 특정 부류에 속한다. 다른 한편으로, 비생분해성 바이오 플라스틱에는 사탕수수, 사탕무, 당밀, 또는 옥수수 등에서 추출된 바이오 기반의 폴리에틸렌(바이오-PE), 바이오 기반 폴리에틸렌 테레프탈레이트(바이오-PET), 폴리아미드(나일론) 등이 포함된다. 이 바이오 플라스틱들은 사탕수수 등 천연 자원에서 추출되었음에도 불구하고, 기존의 화석 연료 기반 플라스틱과 유사한 기능성을 제공하도록 설계됐다. 가장 흔히 사용되는 생분해성 바이오플라스틱 중 하나는 폴리락트산(PLA)으로, 옥수수와 같은 전분 기반의 폴리에스테르로 제조된다. 또한, 셀룰로오스 기반의 바이오 플라스틱 섬유도 이 범주에 포함되며, 농업 부산물, 해조류, 효모, 박테리아에서 추출한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 폴리부틸렌숙신산염(PBS)으로 제작된 바이오플라스틱도 동일한 범주 안에 속한다. '3세대' 바이오플라스틱은 농업 폐기물, 음식물 쓰레기, 다시마, 스위치그래스, 폐유, 박테리아, 목재 폐기물 등 다양한 원료를 활용하여 제작되며, 식량 작물을 사용하지 않기 때문에 보다 지속 가능한 대안으로 간주된다. 이러한 3세대 바이오플라스틱 제품들은 이미 시장에 출시되어 있지만, PLA나 바이오 폴리아미드를 사용한 제품들의 규모에는 아직 미치지 못하고 있다. 바이오 플라스틱 사용 용도는? 플라스틱 산업 협회의 지속 가능성 담당 매니저 헤더 노츠는 일회용 바이오 플라스틱 음료 용기, 퇴비화 가능한 식품 서비스 용기, 소매 포장, 그리고 기타 식품 산업 관련 제품이 바이오 플라스틱 사용의 약 43%를 차지한다고 말했다. 그중에서도 PLA와 바이오 PET의 사용이 가장 많다. 노츠에 따르면, 생분해성 멀치 필름 및 기타 농업용 제품이 주로 PLA와 PHA로 제조되어 전체 바이오 플라스틱 사용량의 약 21%를 차지한다. 또한, 안경, 섬유, 컵, 아이폰 케이스, 커피 포드 등의 소비재들은 전체 사용량의 13%를 차지하며, 이들 제품은 생분해성 및 비생분해성 다양한 바이오 플라스틱으로 제작된다. 자동차 산업도 바이오 플라스틱의 또 다른 중요한 소비자 군이다. 자동차 쿠션, 대시보드, 범퍼, 배터리 커버 및 기타 부품들이 점점 더 바이오 기반의 폴리아미드 및 바이오 PP로 제작되고 있다. 바이오 플라스틱의 사용은 또한 건축 및 건설, 전자, 코팅 산업에서도 확장되고 있지만, 상대적으로 더 적은 비율을 차지한다. 대규모 바이오 플라스틱 제조업체들은 대부분 화석 연료 기반 플라스틱을 생산하는 대형 석유화학 회사의 내부 사업부이거나, 이러한 대기업에서 독립한 분사 회사들이다. 그럼에도 불구하고, 어떤 회사가 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있는지에 대해서는 재무 분석가들 사이에 의견이 분분하다. 예를 들어, 인사이더 몽키는 바이오 플라스틱 부문이 전체 시가총액에서 차지하는 비중이 비록 작지만, 전체 시가총액 기준으로 BASF SE, 다우, 라이온델바젤 인더스트리, LG화학, 셀라니즈를 상위 5대 제조업체로 지목했다. 반면, 다른 분석가들은 석유화학 기업에 인수되었거나, 석유화학 기업과의 합작 투자를 통해 성장한 기업들을 시장의 선두 주자로 보는 경향이 있다. 이러한 기업으로는 네덜란드 암스테르담에 본사를 둔 다국적 식품 및 바이오케미컬 기업 코비온(Corbion), 영국 옥스퍼드에 본사를 둔 바이오플라스틱 생산 및 개발회사 바이옴 바이오플라스틱(Biome Bioplastics), 텐마크 코펜하겐의 플랜틱(Plantic), 미국 미시건 주의 네이처웍스(NatureWorks), 태국 방콕에 본사를 둔 바이오플라스틱 및 바이오케미컬 회사 PTT MCC바이오케미(PTT MCC Biochem) 등이 포함된다. 환경과 건강에 미치는 영향 바이오플라스틱은 전통적인 플라스틱과 유사한 제조 공정을 거쳐 생산된다. 이 폴리머는 최소한 부분적으로 식물 재료에서 추출한 화학 물질을 기반으로 하며, 때로는 화석 연료에서 완전히 추출한 화학 물질로 구성된다. 제품의 유연성, 내구성, 색상 및 기타 특성을 조정하기 위해 다양한 화학적 충전재, 첨가제 및 염료가 첨가된다. 세계자연기금(WWF)의 플라스틱 폐기물 및 사업 책임자인 에린 사이먼 부사장은 바이오 플라스틱이 여전히 독성 화학 물질을 포함할 수 있다고 말했다. 사이먼은 “PET를 제조할 때, 오래된 탄소 또는 새로운 탄소를 사용하더라도, 궁극적으로 같은 제품을 만들기 때문에 많은 가공 화학 물질이 여전히 필요하다”며, 바이오 플라스틱 생산 과정에서도 화학 물질의 사용이 불가피함을 지적했다. 와그너의 2020년 연구에 따르면 PLA, PBAT, PHA, PBS, 바이오 PE 및 바이오 PET로 만든 43개의 일상적인 바이오 플라스틱 제품이 기존 제품과 마찬가지로 독성이 있는 것으로 나타났다. 이 중 3분의 2가 환경 내 다양한 생명체에 유해할 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 42%는 DNA 손상을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 생성하는 화학물질의 존재로 인해 산화 스트레스를 일으키는 것으로 조사됐다. 또한, 4분의 1의 샘플에서는 호르몬 교란 특성이 관찰됐다. 분석된 개별 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있었다. 연구를 주도한 와그너는 "이런 종류의 연구를 진행하면서 가장 충격적인 발견은 개별적인 플라스틱 제품에 엄청나게 많은 화학 물질이 존재한다는 사실이었다"고 말했다. 이 연구 과정에서 발견된 다수의 화학 물질들 중 상당수는 특정되지 않았지만, 와그너는 프탈레이트 같은 '자주 지목되는 화학물질들'은 검출되지 않았다고 말했다. 그는 "바이오플라스틱을 기능적으로 제조하는 데 쓰이는 화학물질들에 대한 우리의 이해가 상당히 제한적임을 발견했다. 폴리머의 화학 구조가 다르기 때문에, 사용되는 첨가제 역시 다를 가능성이 있다"고 밝혔다. 바이오 플라스틱과 기후 변화 바이오플라스틱을 옹호하는 주요 주장 중 하나는 이들이 이론상으로 재생 가능한 자원에서 탄소를 추출할 때 순 이산화탄소 배출량이 증가하지 않으므로, 전체 수명주기 동안 전통적 플라스틱에 비해 훨씬 적은 온실가스를 배출한다는 것이다. 예컨대, 유럽 바이오플라스틱 협회는 전 세계적으로 화석 연료 기반의 폴리에틸렌 수요를 바이오 PE로 대체할 경우, 연간 약 8000만 톤의 이산화탄소 배출을 절감하여 마치 매년 2000만 번의 항공 여행을 줄인 것과 동등한 효과를 가져올 수 있다고 주장한다. 2017년 진행된 연구에서는 미국 내 기존 플라스틱을 옥수수 기반의 PLA로 대체할 경우, 미국 플라스틱 산업에서 발생하는 온실가스 배출량을 25% 감소시킬 수 있을 것으로 추정했다. 이 연구는 또한 화학 산업이 재생 가능 에너지 및 스위치그래스와 같은 더 지속 가능한 원료로 전환함으로써 더 큰 탄소 배출 감소 효과를 달성할 수 있다고 제시했다. 앞서 설명했듯이 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1,000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있음이 밝혀졌다. 드레이스바흐는 세라믹, 스테인리스 스틸, 유리로 만든 재사용 가능한 용기는 수명 기간 동안 일회용 바이오 플라스틱보다 이산화탄소 배출량이 3~10배 적다고 말했다. 하지만 바이오플라스틱이 가져올 수 있는 이산화탄소 절감의 잠재적 이점은, 비료와 살충제의 사용 증가, 그리고 옥수수나 사탕수수 같은 원료의 생산을 위한 토지 개간과 산림 태우기로 인해 일부 상쇄될 수 있다. 또한, 생분해성 플라스틱이 매립지에 매립될 경우, 분해 과정에서 메탄 같은 강력한 온실가스가 배출되어 환경에 또 다른 부담을 줄 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규정은? 생분해성 바이오플라스틱의 폐기물 관리는 생분해성을 정의하는 명확한 규정이 부재하기 때문에 복잡한 과제로 남아있다. 업계 자발적 기준에 따르면, 생분해성 제품은 대부분 6개월 이내에 자연적으로 분해되어야 하지만, 생분해성이라고 표시된 일부 제품은 완전히 분해되기까지 수년이 걸릴 수 있다. 예를 들어, 한 연구에 따르면 토양에 묻힌 생분해성 비닐봉지가 3년 후에도 여전히 분해되지 않은 채 발견됐다. 이러한 물질이 퇴비 시설에 매립되면 오염 물질이 되어 걸러내야 한다. 톰슨에 따르면, 재활용 시설에서도 이런 종류의 폐기물은 전체 재활용 플라스틱의 품질을 저하시킬 수 있어 기피 대상이다. 게다가 많은 지역에서는 산업 퇴비화 시설이나 도로변 수거 시설이 부족해, 퇴비화 가능한 포장재와 운반 용기가 결국 매립지나 소각장으로 향하는 경우가 많다. 퇴비화되지 않는 플라스틱이 퇴비화 가능한 플라스틱으로 잘못 인식되는 경우가 빈번하여, 라벨링이 명확하지 않을 때 혼란이 가중된다. 미국 퇴비화 위원회의 린다 노리스-월트 부국장은 이러한 문제를 “그린워싱, 모조품, 짝퉁”이라고 지칭했다. 다수의 퇴비화 업체들이 이러한 재료로 인해 퇴비화 가능한 식품 포장을 기피하며, 이는 업체의 수익성에 부정적인 영향을 미친다. 노리스-월트는 이 문제를 두 가지 주요 요인으로 설명했다. 첫 번째는 처리 과정에서 발생하는 노동력 문제이며, 두 번째는 최종 퇴비 제품의 품질 저하로 인해 농장, 조경업체, 골프장 등의 시장에 미치는 영향이다. 따라서, 바이오플라스틱은 퇴비를 오염시키는 원인이 될 수 있다. 생분해성 인스티튜트(BPI)와 유럽의 대응 기관인 OK컴포스트(OK Compost)는 퇴비화 업체들의 우려에 대응하기 위하여 퇴비화 가능한 포장을 위한 자발적 인증 표준을 마련했다. 이 인증을 획득하기 위해서는 바이오플라스틱 제조업체가 제품의 분해 속도를 증명하는 ASTM 기준을 만족시켜야 하며, PFAS(영구적 화학 물질)를 포함하지 않고, 일반적인 토양 생태독성 테스트를 통과해야 한다. 그러나 노리스-월트는 이러한 인증 프로그램이 퇴비 중 미세 플라스틱 문제를 충분히 고려하지 않는다고 지적했다. 이에도 불구하고, 미국 퇴비화 위원회의 최근 조사 결과, 조사 대상 173개 퇴비업체 중 오직 46개 업체만이 퇴비화 가능한 식품 포장의 사용을 허용하는 것으로 나타났다. 혁신을 위한 기회 전문가들은 바이오플라스틱이 여러 어려움에도 불구하고, 화학적 안전성과 수명이 제품 설계에 주요 고려사항으로 포함될 경우, 농업용 멀치 필름과 같은 특정한 용도에 대해 적합한 대안이 될 수 있다고 지적했다. 린 프로덕션 액션의 마크 로시 전무이사는 플라스틱 사용이 필수적인 상황에서는 바이오플라스틱의 활용을 고려해야 한다고 말했다. 그는 "모든 재료에는 잠재적 문제가 존재한다. 우리는 이러한 재료를 인간의 건강과 안전을 고려하여 어떻게 최적화할 수 있을까?"라고 의문을 제기했다. 플라스틱 산업 내에서 바이오플라스틱은 특정 시장에서의 성장 가능성을 가지고 있지만, 광범위한 대체재로는 여겨지지 않는다. 로시는 바이오플라스틱이 대규모로 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 해법이 아니라고 명확히 했다. 다시마나 농업 폐기물로 제작된 차세대 바이오플라스틱은 식량 작물을 원료로 사용함으로써 발생하는 환경적 문제를 어느 정도 해결했으나, 여전히 독성 문제에 대한 해결책을 마련해야 한다는 지적이 있다. 클린 프로덕션 액션은 제조업체들이 자사 제품에서 수천 가지의 유해 화학물질을 식별하고 제거할 수 있도록 돕기 위해, 일회용 식품 포장과 재사용 가능한 용기에 적용할 수 있는 독립적인 표준인 그린스크린(GreenScreen)을 개발했다. 주요 PLA 제조업체 중 하나인 네이처웍스(NatureWorks)는 그린스크린 평가를 통해 자사의 원료가 유해 화학물질을 포함하지 않음을 공식적으로 인증받았다. 그러나 업계 전반에 걸친 변화를 이끌기 위해서는 더 많은 제조업체들이 이러한 제품 인증 과정을 통과해 한다. 노리스-발트는 캘리포니아나 콜로라도에서 시행된 것과 같은 엄격한 라벨링 기준과 법률의 존재가 퇴비화 가능한 바이오플라스틱이 실제로 산업 퇴비화 시설로 올바르게 전달되기 위해 필수적이라고 강조했다. 그녀는 "실수든 의도적이든 시리얼을 퇴비화할 수 있다고 잘못 표시하는 비양심적 기업들에 대해 소송을 제기하는 것만으로도 이러한 오해를 빠르게 중단시킬 수 있다. 여기서 중요한 것은 법의 집행이다"라고 말했다. 전 세계적으로 전문가들은 바이오플라스틱이 현재 직면한 플라스틱 오염 문제에 대응하기 위한 국제적 합의에서 중요한 역할을 하고 있음에 동의하며, 이러한 재료는 기존 플라스틱과는 다르게 관리되어야 한다는 점에 대해 합의했다. 톰슨은 단순히 대안이나 대체재를 찾는 것 이상이 필요하다고 말했다. 그는 "우리가 직면한 문제를 해결할 뿐만 아니라 더 우수한 성능을 제공할 수 있음이 입증된 대안과 대체재가 필요하다"고 강조했다. 톰슨과 와그너가 활동하는 국제적 단체인 '효과적인 글로벌 플라스틱 조약을 위한 과학자 연합'은 플라스틱이 화학물질을 적게 포함하도록 재설계되고, 재료 회수를 간소화할 인센티브를 조약에 포함시키길 바란다. 와그너는 "업계가 1만가지의 화학 물질을 포함하지 않는 제품을 설계하길 바란다"고 말해, 제품 설계 시 화학물질 사용을 대폭 줄이는 것을 목표로 하고 있음을 밝혔다.
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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
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식이섬유 보충제, 3개월만에 노인 인지 기능 개선
- 매일 섬유질이나 식이섬유 보충제를 꾸준히 섭취하면 단 3개월 만에 65세 이상 노인의 인지 기능이 향상될 수 있다는 새로운 연구 결과가 발표됐다. 이 연구 결과는 장내 미생물이 노화 인구의 인지 기능 저하 예방에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 과학기술 전문매체 더 컨버세이션은 4일(현지시간) 영국 킹스 칼리지 런던 연구팀이 간단하고 저렴한 식이섬유 보충제가 초기 알츠하이머 병 진단에 사용되는 기억력 검사 성적을 향상시킬 수 있다는 사실을 밝혀냈다고 보도했다. 킹스 칼리지 런던의 노인병 및 일반 내과 전문 등록관 및 박사후 연구원 메리 니 로클린과 그의 동료들이 12주 동안 36쌍의 쌍둥이를 대상으로 실시한 연구에 따르면 간단하고 저렴한 식품 보충제인 프리바이오틱스가 알츠하이머병의 초기 징후를 발견하는 데 사용되는 테스트인 기억력 테스트의 성능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. 전 세계적으로 인구 고령화가 진행됨에 따라 뇌 및 근육 기능 저하와 같은 노화 관련 질환의 유병률이 증가하고 있으므로 이를 늦추고 예방할 수 있는 혁신적인 방법이 필요한 때다. 지난 15년 동안 장내 미생물 연구 건수는 기하급수적으로 증가했다. 연구자들은 장내 미생물이 인간 건강에 미치는 영향에 대해 잘 알려지지 않은 엄청난 잠재력을 인식하고 있다. 예를 들어 프리바이오틱스 보충제를 통해 장내 미생물이 외부로부터 영향을 받고 변화할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 프리바이오틱은 장내 유익균 증식을 촉진하는 단순한 섬유질로 이미 시중에서 쉽게 구매할 수 있다. 이번 연구에서는 저렴하고 시중에서 판매되는 두 가지 식물성 섬유질 보충제인 이눌린과 프로바이오틱(FOS)을 사용해서 장내 다양한 미생물 군집을 조절하는 것이 뇌 기능과 근육 건강에 어떤 영향을 미치는지 살펴봤다. 이번 연구는 36쌍의 65세 쌍둥이를 대상으로, 한 명은 위약을, 다른 한 명은 프리바이오틱 섬유질 보충제를 무작위로 배정했다. 참가자들은 3개월 동안 매일 프리바이오틱스 또는 위약을 복용했다. 참가자들은 자신이 어떤 치료를 받고 있는지 알지 못하도록 하는 '블라인드' 방식으로 연구를 진행했다. 모든 참가자는 근육 기능을 개선하기 위해 저항 운동을 하고 매일 단백질 보충제를 섭취했다. 연구팀은 화상 통화, 온라인 설문지, 기억력 및 사고력 온라인 테스트를 통해 참가자들을 원격으로 모니터링했다. 장내 유익균 증가 실험 참가자의 대변 샘플을 검사한 결과, 섬유질 보충제가 참가자의 장내 미생물 구성에 상당히 유의미한 변화를 가져온 것으로 나타났다. 특히 비피도박테리움과 같은 유익한 박테리아가 증가했다. 두 그룹 간 근력에는 큰 차이가 없었지만, 섬유질 보충제를 섭취한 그룹은 짝을 이룬 동료 학습 테스트 등 기억력과 사고력을 평가하는 테스트에서 더 우수한 성적을 보였다. 이 테스트는 알츠하이머병의 초기 징후를 감지할 수 있다. 프리바이오틱스를 섭취한 그룹은 위약을 섭취한 그룹에 비해 이 테스트에서 오류 수가 절반으로 줄었다. 단 12주 만에 이러한 긍정적인 결과가 나타난 것은 고령화 인구의 뇌 건강과 기억력 향상에 중요한 발견이다. 장과 뇌의 연관성을 더 깊이 이해하면 사람들이 더 건강하게 오래 살 수 있도록 돕는 새로운 접근법이 개발될 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어, 노쇠를 예방하거나 지연시키고 궁극적으로 고령화 인구가 가능한 한 오랫동안 독립적이고 건강하게 지낼 수 있도록 하는 것이다. 혁신적인 원격 연구 이 연구의 또 다른 새로운 측면은 원격 연구로, 장거리 여행이나 병원 방문 없이도 전 세계 여러 환경에서 고령자를 대상으로 임상시험을 수행할 수 있는 가능성을 보여줬다. 물론 이러한 연구에는 인터넷이나 컴퓨터 접근성과 같은 해결해야 할 과제가 존재한다. 연구팀은 향후 대규모 프로젝트에서 이러한 문제를 해결하기 위한 노력을 기울일 계획이다. 궁극적인 목표는 전 세계 노인 인구의 삶의 질을 향상시키는 것이다. 이 연구는 섬유질 보충제가 노인의 인지 기능 향상에 도움이 될 수 있다는 가능성을 보여줬다. 연구팀은 이러한 결과가 더 많은 사람들에게 더 오랜 기간 동안 지속되는지 여부를 계속 테스트할 계획이다.
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식이섬유 보충제, 3개월만에 노인 인지 기능 개선
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[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속
- 일부 박테리아가 극한 조건에서 이산화탄소를 암석으로 변환하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국의 과학 전문 매체 뉴스사이언티스트는 지난 14일(이하 현지시간) 미국 사우스다코타 연구팀의 박테리아 연구 결과를 인용, 이산화탄소를 신속하게 암석으로 전환시킬 수 있는 미생물이 폐유정이나 버려진 가스 저장소와 같은 깊은 지하 공간에 온실가스를 저장하는 데 활용될 수 있다고 전했다. IFL사이언스는 지하 1250미터 깊이에서 발견된 특정 박테리아가 이산화탄소를 결정 형태로 변환할 수 있으며, 이러한 탄소 포집 기능을 가진 박테리아를 사용해 버려진 화석 연료 저장소에 온실가스를 안정적으로 저장할 수 있다고 지난 15일 보도했다. 미국 사우스다코타 광업기술대학의 고크체 우스투니식(Gokce Ustunisik) 교수와 그의 동료들은 워싱턴주의 퇴비 더미에서 고온과 고압을 견디는 것으로 알려진 지오바실러스 박테리아 종을 분리했다. 연구팀에 따르면 극한 환경에서 작동하는 박테리아를 활용해 이산화탄소의 광물화 과정을 가속화함으로써, 포집된 이산화탄소를 지하에 주입하고 이를 통해 온실가스를 장기간 안정적으로 저장할 수 있는 가능성이 제시됐다. 사우스다코타의 블랙힐스 지역 깊숙한 곳에는 CO₂를 고체 광물로 신속하게 변환할 수 있는 잠재력을 지닌 박테리아가 서식하고 있다. 과학자들이 이 독특한 미생물을 활용하는 방법을 개발한다면, 고갈된 화석 연료 저장소에서 온실가스를 포집하는 새로운 접근법을 제안할 수 있게 될 것으로 전망된다. 이번 연구는 이러한 박테리아가 이산화탄소를 암석으로 전환하는 과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 미생물, 단 10일 만에 고체 탄산염 변환 실험실 실험에서 연구팀은 해당 미생물이 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 이산화탄소가 물에 용해됐을 때의 광물화 속도를 비교했다. 연구팀은 CO₂가 저장될 수 있는 지하 깊은 곳에서 발견될 수 있는 극한의 조건, 즉 다양한 온도, 압력, 그리고 염분 조건에서 이 과정을 시험했다. 이와 함께, 여러 종류의 현무암을 사용하여 이 과정을 검증했다. 이들 미생물이 없을 경우, 연구팀은 CO₂의 광물화 과정을 관찰하지 못했다. 우스투니식 교수는 이 과정이 이상적인 지질학적 조건에서조차 보통 수년이 소요될 수 있다며, "실질적으로 영원히 걸릴 수도 있다"고 말했다. 그러나 미생물이 있을 때는 상황이 달라졌다. 우스투니식 교수에 따르면, 80°C(176°F)의 온도와 해수면 압력의 약 500배에 해당하는 극한의 조건에서 CO₂가 광물 결정 형태를 이루는 데 단 10일이 걸렸다고 한다. 유망한 미생물 후보 3 종류 소더 지오사이언스 LLC와 사우스다코타 광업기술대학의 연구팀은 최근 유전의 극심한 온도와 압력을 견딜 수 있는 탄소 격리용 미생물을 탐색하는 데 주력했다. 이 과정에서 세 가지 유망한 후보 미생물을 발견했다. 이들 중 하나는 미국 내에서 가장 깊은 곳에 위치한 사우스다코타 블랙힐스의 샌포드 지하 연구 시설의 지하 1250미터(4100피트)에서 발견된 바실러스 박테리아 종이다. 다른 두 종은 각각 고온과 고압 조건을 견딜 수 있는 지오바실러스 종과, 최대 110°C(230°F)의 고온과 바닷물의 염분 그리고 고압을 견뎌낼 수 있는 태평양 열수구에서 발견된 고온성 페르세포넬라 마리나(Persephonella marina)이다. 이들 박테리아는 압력, 온도, 산도의 극한 조건을 다루는 일련의 실험실 실험을 성공적으로 견뎌냈다. 위에서 지적했듯이 예비 연구 결과에 따르면, 이 미생물이 CO₂를 방해석 결정으로 전환하는데 최적의 조건은 해수면 압력의 약 500배 높은 압력과 80°C(178°F)온도였다. 이러한 극한의 환경에서, 해당 박테리아는 10일 이내에 CO₂를 탄산염 결정으로 변환할 수 있었다. 이 박테리아가 CO₂와 물과의 반응을 촉매하는 데에는 탄산탈수효소라는 효소가 핵심 역할을 했다. 이 효소 덕분에 박테리아는 CO₂를 효과적으로 광물화할 수 있었다. 이 연구는 작년 말 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리연합 회의(American Geophysical Union conference)에서 발표됐다. 폐유전·가스전, CO₂ 저장에 이상적 장소 폐유전이나 고갈된 가스전에 남겨진 공간은 포집된 CO₂를 저장하는 데 이상적인 장소로 여겨지며, 이 방법을 통해 CO₂가 대기 중으로 방출되어 온실가스로 작용하고 기후 변화를 촉진하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 박테리아는 고갈된 유전이나 가스전의 까다로운 조건에서도 CO₂를 안정적으로 격리하고, 지하 공간에 효과적으로 저장함으로써 영구적인 탄소 격리의 가능성을 제시한다. 또한 고체 탄산염은 버려진 유정에 남아 있는 액체와 가스가 새어 나오는 것을 막는 '플러그' 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 현재 이러한 탄소 포집 기술은 여전히 가설적인 단계에 있지만, 이 기술의 발전은 기후 위기 대응에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 기술만으로는 기후 변화 문제를 해결할 수 없으며, 화석 연료 사용 감소를 위한 노력과 함께 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위해 노력이 필요하다.
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[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
- 우주 무중력 환경에서 재배한 상추가 지구에서보다 대장균 등 세균에 감염되기 쉬워 식중독 위험이 놓다는 충격적인 연구 결과가 발표됐다. 미국 델라웨어 대학 연구팀은 우주 공간에서 자란 상추가 지구의 상추보다 대장균과 살모넬라 같은 박테리아 감염에 더 취약하다고 발표했다고 포브스 재팬(Forbes JAPAN)이 최근 보도했다. 지난 1월 9일 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'와 'npj 극미세중력(npj Microgravity)'에 게재된 이 연구는 국제우주정거장(ISS)의 무중력 환경을 모방한 조건에서 재배한 상추가 박테리아에 감염되기 쉽다는 것을 보여주었다. 상추는 지금까지 ISS의 수경재배실에서 3년 이상 재배되어 우주비행사들의 식량으로 사용되어 왔다. 하지만 연구진은 식중독이 발생하면 임무가 중단될 수 있다고 우려하고 있다. 델라웨어대 연구팀은 ISS의 무중력 환경을 모방한 조건에서 양상추를 재배했다. 그 결과 식물이 숨을 쉬기 위해 잎과 줄기에 있는 기공은 박테리아와 같은 스트레스 요인을 감지하면 보통 식물을 보호하기 위해 닫힌다는 것을 발견했다. 그러나 미세중력 시뮬레이션을 통해 상추에 박테리아를 넣었을 때 잎채소는 기공을 닫는 대신 크게 열어놓는 것으로 나타났다. 델라웨어대 식물토양과학과 졸업생이자 논문의 주저자인 노아 토트라인(Noah Totline)은 "스트레스라고 생각되는 것을 주었음에도 불구하고 (상추의 기공이) 열려 있었다는 것은 정말 예상치 못한 일이었다"고 말했다. 연구팀은 결국 살모넬라균이 지구상의 일반적인 조건보다 극미세중력 조건에서 잎 조직에 더 쉽게 침투할 수 있다는 것을 발견했다. 델라웨어대학교 생명공학연구소의 미생물 식품안전학 교수인 칼리 쿠니엘(Kari Knier)은 "우리는 현재 ISS에 살고 있는 사람들과 미래에 우주정거장에서 살게 될 사람들을 위해 우주에서의 위험을 줄여야 한다"고 말했다. 그는 "우리는 우주에서 재배되는 식물과 인간 병원균의 상호작용을 더 잘 이해할 필요가 있다"고 덧붙였다. 연구팀에 따르면 가까운 미래에 더 많은 사람들이 우주에서 생활하게 될 것이지만, 수경재배로 상추를 재배하는 것은 비교적 쉬운 일로 여겨진다. 쿠니엘 교수는 "이 위험을 줄이기 위해 멸균된 종자를 사용하는 것이 한 가지 대책으로 생각된다. 하지만 미생물이 우주 재배 공간에도 존재하고, 식물에 부착될 가능성도 있다"고 지적했다. 이번 연구 결과는 우주에서 식량을 생산하는 데 있어 새로운 과제를 제시한다. 무중력 환경에서 식물이 박테리아에 감염되기 쉽다는 사실은 우주 식량 생산의 안전성을 높이기 위한 새로운 기술 개발이 필요하다는 것을 의미한다. 연구팀은 앞으로 우주 환경에서 식물의 면역 체계를 강화하는 방법, 우주 재배 공간의 미생물 오염을 줄이는 방법 등에 대한 연구를 진행할 계획이다.
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- 산업
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
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미지의 RNA 조각 '오벨리스크', 인간 장과 입에서 발견
- 과학자들이 인간의 장과 입 안에 존재하는 박테리아를 감염시키는 새로운 유형의 RNA 조각인 '오벨리스크'를 발견했다고 과학 학술지 네이처(Nature)가 최근 보도했다. 논문의 공동 저자이자 캘리포니아 스탠퍼드 대학교의 생화학자인 이반 젤루데프((Ivan Zheludev)와 그의 연구팀은 새로 발견된 납작한 원으로 이루어진 납작한 원 모양의 RNA에 '오벨리스크'라는 이름을 붙였다. 저자들의 분석에 따르면 이 원은 막대 모양의 구조로 접혀 있다. 표준 생명체로 간주하기에는 너무 작은 이 유전 물질 조각은 세포가 읽을 수 있는 정보를 전달하는 가장 작은 요소 중 하나이며, 이들이 암호화하는 염기서열은 과학계에서 처음 밝혀진 것이라고 네이처는 전했다. 젤루데프와 그의 연구팀은 바이로이드(viroids, 바이러스와 비슷한 작은 RNA)의 특징적인 원형 구조를 이용해 인간 대변의 RNA 데이터베이스에서 유사한 요소를 검색했다. 그 결과, 연구팀은 오벨리스크를 발견했다. 이 연구는 지난 1월 21일 '바이오아카이브(bioRxiv)' 프리프린트 서버에 게시됐으며, 아직 동료 심사를 거치지 않았다. 바이오아카이브는 생물학 분야의 프리프린트 서버로 과학자들이 아직 동료 검토를 거치지 않은 연구 결과를 공유하고 논의할 수 있는 플랫폼이다. 채플힐 노스캐롤라이나 대학의 세포 및 발달 생물학자 마크 페이퍼는 이 연구에 참여하지는 않았지만 "이 연구를 통해 과학적 발견이 가져다주는 기쁨에 대한 감각을 다시금 되살렸다고 말했다. 그는 "세상은 새로운 것들로 가득하다. 그리고 일단 찾기 시작하면 찾을 수 있다"고 했다. 납작한 원은 이전에도 바이러스와 비슷하지만 훨씬 작은 RNA로 만들어진 구조물인 '바이로이드'의 형태로 관찰된 적이 있다. 바이로이드는 1970년대에 처음 발견되었는데, 그 중 일부는 식물에 질병을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 곧이어 과학자들은 인간에게 감염을 일으킬 수 있는 유사한 요소를 발견했다. 지난 5년 동안 다양한 동물과 곰팡이에서 바이러스와 유사한 요소가 발견됐다는 연구 결과가 속속 보고되었으며, 작년 논문에서는 이러한 요소가 박테리아에도 존재할 수 있다는 첫 번째 힌트를 제공했다. 오벨리스크는 많은 바이로이드와 동일한 모양을 갖고 있지만 유전자 서열은 매우 다르다. 즉, 서로 별개이지만 관련된 그룹을 구성하고 있음을 의미한다. 후속 검색 결과 모든 대륙의 사람들로부터 채취한 대변 샘플에서 수많은 오벨리스크가 발견됐다. 연구팀은 대부분 북미 지역 출신인 472명의 개인으로부터 수집한 장내 미생물군 샘플 중 약 10%에서 오벨리스크에 대한 증거를 발견했다. 오벨리스크가 인간의 건강에 어떤 영향을 미치는지는 아직 알려져 있지 않다. 연구팀은 오벨리스크 계열을 발견한 일반적인 구강 박테리아 스트렙토코커스 상귀니스(Streptococcus sanguinis)에서 그 해답을 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 마르케즈-몰린스와 부코비치는 S. 상귀니스는 성장하기 쉽기 때문에 과학자들이 이 박테리아를 사용하여 오벨리스크의 복제 방식, 박테리아에 미치는 영향, 단백질의 기능에 대한 의문을 해결할 수 있을 것이라고 가정하고 있다. 이러한 실험을 통해 생명의 기원에 대한 진실을 밝혀낼 수도 있다고 네이처는 전했다. 부코비치는 일부 과학자들은 바이로이드와 그 친척들이 작고 단순하며 자기복제 능력이 있기 때문에 지구상의 모든 생명체의 선구자라고 추측하고 있다고 말했다. 과학자들은 오벨리스크를 처음 발견했지만, 오벨리스크는 처음부터 우리를 형성했을지도 모른다는 분석도 있다. 향후 연구에서는 오벨리스크의 기능과 인간 건강에 미치는 영향에 대한 보다 자세한 조사가 필요하다. 젤루데프 연구원은 "오벨리스크는 생명체의 기본적인 구성 요소에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. 이는 생명의 기원과 진화에 대한 우리의 이해를 크게 바꿀 수 있는 흥미로운 발견이다"라고 말했다.
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- IT/바이오
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미지의 RNA 조각 '오벨리스크', 인간 장과 입에서 발견
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프로바이오틱스 함유 저녁 식사로 면역력 향상과 피로 해소
- 식물성 식품과 프로바이오틱스가 함유된 식단이 장 건강 개선에 효과적인 것으로 나타났다. 균형 잡힌 건강한 장내 마이크로바이옴은 영양소 소화 및 흡수, 호르몬 생성, 신경 전달 물질 생성, 신진대사 및 면역 체계 등에 중요한 역할을 한다. 식품 영양 전문 매체 이팅웰(EatingWell) 매체에 따르면 장 건강 전문가들은 최적의 저녁 식사는 프로바이오틱스, 프리바이오틱 식이섬유, 식물성 식품 등 세 가지를 포함해야 한다고 강조했다. 프로바이오틱스는 건강한 장내 환경을 지원하는 살아있는 박테리아로, 김치, 소금에 절인 양배추, 템페, 된장, 케피어, 일부 코티지 치즈와 요거트 등에서 찾아볼 수 있다. 프리바이오틱 식이섬유는 통곡물, 완두콩, 콩류, 아티초크, 마늘, 꿀, 아스파라거스, 바나나, 민들레 잎, 양파 등에서 찾을 수 있으며, 이들은 장내 유익한 박테리아의 성장을 돕는 먹이 역할을 한다. 식물성 식품은 과일, 채소, 통곡물, 견과류, 씨앗 등 다양하며, 이들은 항산화 물질을 다량 함유하고 있어 장 건강을 지원한다. 위에서 설명한 세 가지 핵심 요소를 포함하는 저녁 식사는 장 건강을 증진시키고 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 장 건강을 위한 최고의 저녁 식사 탑 뉴트리션 코칭(Top Nutrition Coaching)의 공인 영양사 테미 베스트(Tami Best)는 장 건강이 단지 소화 문제를 넘어서 전반적인 건강과 깊이 연결되어 있음을 강조했다. 그녀는 "장내 미생물의 건강은 식단을 통해 크게 개선될 수 있으며, 이는 전체적인 건강에 중요한 역할을 한다"고 말했다. 베스트 영양사는 장 건강에 이롭다고 알려진 프로바이오틱스가 풍부한 식품을 김치나 요거트 등을 식단에 포함할 것을 권장했다. 이러한 식품들은 소화 기능을 강화하고, 면역 체계를 지원하며, 염증을 감소시키고, 심지어 정신 건강까지 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 프리바이오틱 식이섬유가 풍부한 식품인 통곡물, 완두콩, 콩류, 아티초크, 마늘, 꿀, 아스파라거스, 바나나, 민들레 잎, 양파 등을 식단에 추가하는 것이 좋다. 이들 식품은 장내 유익한 박테리아에 영양을 공급하여 그들의 번식을 촉진한다. 마지막으로, 과일, 채소, 통곡물, 견과류, 씨앗 등과 같은 식물성 식품을 포함시키는 것이 권장되며, 이는 항산화 물질이 풍부해 장 건강을 지원하기 때문이다. 베스트 영양사는 스트레스가 없는 식사 환경의 중요성에 대해 강조하면서, 스트레스가 소화 기능을 약화시키고 장내 미생물 균형을 해칠 수 있다고 주장했다. 따라서, 서두르지 않고 마음이 편안한 상태에서 식사를 즐기는 것이 중요하다고 말했다. 다시 한번 강조하면 장 건강을 증진시키는 최적의 저녁 식사는 프로바이오틱스, 프리바이오틱 식이섬유, 그리고 식물성 식품을 충분히 포함하고, 스트레스 없이 즐길 수 있어야 한다. 이와 관련해 베스트 영양사는 스모키 병아리콩과 채소를 곁들인 구운 연어를 권장했다. 이 요리는 건강한 장을 지원하는 모든 필수 영양소를 제공하며, 스트레스 없는 건강한 저녁 식사로 적합하다는 것. 건강한 장을 유지하기 위한 노력은 전반적인 건강한 생활 방식의 중요한 부분이다. 전문가의 조언을 참고하여 개인에 맞는 식단을 관리함으로써 건강한 장을 유지하고 촉진하는 것이 중요하다.
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- 생활경제
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프로바이오틱스 함유 저녁 식사로 면역력 향상과 피로 해소
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질병 X, 또 다른 팬데믹 위협?…세계 지도자들 대비 나서
- 최근 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼(WEF)에서 세계보건기구(WHO)는 세계가 앞으로 코로나19보다 20배 더 심각한 전염병에 직면할 수 있다고 경고했다. 미국 매체 더 힐은 24일(현지시간) WHO는 세계 지도자들에게 준비가 없으면 향후 '질병 X(Disease X)'로 인한 전염병이 전 세계적으로 700만 명 이상의 목숨을 앗아간 코로나19보다 훨씬 더 큰 피해를 입힐 수 있다고 경고했다고 전했다. 질병 X라는 이름은 2018년 WHO에서 만들어졌다. 과학자들은 질병 X라는 용어를 사용해 호흡기 바이러스일 가능성이 가장 높은 가상의 전염병을 지칭했다. 이는 현재 인식되는 질병의 확산이 아니라 알려지지 않은 병원체의 결과로 발생할 수 있는 차세대 세계적 유행병을 인식하는 용어다. 다시 말하면, 질병 X는 아직 존재하지 않는 가상의 바이러스다. 하지만 세계 보건 당국은 이 이론적 병원체가 다음 팬데믹을 일으킬 수 있다고 우려하고 있다. WHO의 과학자들은 지난 주 세계 지도자들에게 향후 질병 X 전염병을 예방하거나 관리하기 위한 전략을 개발하기 위해 협력할 것을 촉구하는 회의를 열었다. 17일 USA투데이에 따르면 테워드로스 아드하놈 거브러여수스 WHO 사무총장은 세계경제포럼에서 다른 보건 관계자들과 함께 잠재적으로 치명적인 바이러스에 맞설 준비를 위한 세미나를 주최했다. 이날 글로벌 의료 전문가들은 '질병 X 준비'라는 제목의 WEF 패널에서 연설했다. 제기된 문제 중 하나는 잘못된 정보와 음모론을 줄이기 위해 더 나은 커뮤니케이션 전략을 개발하는 것이었다. 일부 사람들은 소셜 미디어인 X(구 '트위터')를 사용해 이 세션 자체를 자유에 대한 음모라고 부르기도 했다. 이번 세미나는 질병 X에 대한 논쟁을 불러일으켰다. 일부 사람들은 잠재적인 조치가 코로나19 팬데믹 기간 동안 시행된 폐쇄 명령과 유사할 수 있다고 경고했다. 질병 X란 무엇인가? 미국 식품의약국(FDA)은 2018년 연구 개발 대상 우선 순위 질병 및 병원체 목록에 질병 X를 추가했다. WHO는 중증급성호흡기증후군(SARS)과 에볼라와 같은 알려진 사망 원인을 포함하는 이 계획이 주요 보건 위기 상황에서 생명을 구할 수 있는 "효과적인 검사, 백신 및 의약품의 가용성을 빠르게 추적하는 것을 목표로 한다"고 밝혔다. 이후 WHO는 2022년 효과적인 백신과 테스트, 치료법을 개발하기 위해 연구에 투자해야 하는 잠재적으로 치명적인 병원체 목록을 업데이트하기 위한 글로벌 과학 프로세스를 시작했다. 이 과정에는 과학적 기준과 공중 보건 기준이 포함되었지만, 가능한 사회경제적 영향과 생명을 구하는 조치에 대한 접근성도 고려됐다. 새로운 접근 방식은 개별 병원체뿐만 아니라 전체 종류의 바이러스 또는 박테리아에 초점을 맞췄다. 53개국에서 온 200명 이상의 과학자들과 WHO는 30개의 바이러스 계열, 박테리아의 핵심 그룹이 또 다른 심각한 글로벌 팬데믹을 촉발할 수 있다고 우려하는 소위 '병원체 X'를 독립적으로 평가하기 위한 노력에 동참했다. 신종 바이러스 위협을 추적하고 관리하기 위해 WHO와 기타 보건 전문가들은 치명적인 질병을 발견하고 감시하기 위한 노력을 강화하기 시작했으며, 연구를 늘리고 임상시험을 강화했다. 인류를 위협하는 다른 질병 질병 X는 잠재적인 국제적 전염병 위협을 대비하는 데 중요한 역할을 했다. 이는 WHO의 우선 순위 목록에 포함되었으며, 이는 알려지지 않은 또는 오랫동안 잊혀진 병원체가 미래에 심각한 전염병을 일으킬 가능성이 있음을 의미한다. WHO는 2014년과 2016년 사이 서아프리카의 에볼라 발병과 그로 인한 1만 1300명 이상의 사망 사건을 계기로, 미래의 유사한 위협에 대비하기 위한 청사진 개발을 요청받았다. 전 WHO 사무차장인 마리 폴 키니는 이전에 WHO가 공공 및 민간 과학 기관, 여러 국가 정부와 협력하여 에볼라에 대한 효과적인 첫 백신을 1년 이내에 개발할 수 있었다고 말했다. WHO 보건 비상사태 프로그램의 사무총장 마이클 라이언은 2022년 이러한 조치가 전염병 및 팬데믹 대응에 필수적이며, 코로나19 백신이 기록적으로 신속하게 개발된 것이 그 예라고 말했다. 질병 X는 아직 존재하지 않지만, WHO는 잠재적으로 치명적인 병원체 목록을 지속적으로 업데이트하고, 질병 감시와 연구를 강화하여 다음 팬데믹에 대비하고 있다. 한편, WEF에서는 질병 X가 세션의 초점이었지만 전염병학자들이 우려하는 유일한 질병은 아니다. 잠재적으로 대유행을 일으킬 수 있는 다른 바이러스로는 에볼라, 마르부르크 , 크림-콩고 출혈열, 라사열, SARS, MERS, 니파 바이러스, 리프트 밸리 열, 지카 바이러스 및 코로나19의 새로운 진화 등이 있다.
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- 생활경제
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질병 X, 또 다른 팬데믹 위협?…세계 지도자들 대비 나서
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
- 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 흙 속 미생물을 이용하여 구동되는 혁신적인 연료 전지를 개발했다. 이 연료 전지는 기존 배터리에 비해 환경적 부담을 대폭 줄일 수 있는 특징을 지니고 있다. 특히, 이 연료 전지는 독성 화학물질을 포함하지 않으며, 환경에 유해한 공급망 문제도 해결했다는 점에서 주목받고 있다. 미국의 과학기술 전문 매체 스터디 파인즈(StudyFinds) 보도에 따르면, 노스웨스턴 연구팀이 개발한 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효율적으로 작동하여 다양한 농업 환경에 적용될 수 있다. 연구팀은 이 기술이 정밀 농업과 녹색 인프라를 위한 지하 센서의 전원 공급원으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정밀 농업은 토양의 수분, 영양분, 병충해 등 다양한 정보를 수집하여 농작물 관리를 최적화하는 데 기여하며, 녹색 인프라는 도시의 열섬 현상 완화 및 수질 개선과 같은 환경적 목적을 위해 조성되는 녹지 공간을 의미한다. 이 연료 전지의 상용화가 이루어질 경우, 농업과 환경 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 농민들은 이 기술을 통해 토양 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되며, 도시에서는 녹지 공간을 더 효과적으로 관리할 수 있게 될 전망이다. 이러한 혁신적인 기술은 탄소중립을 지향하는 현재의 환경 추세 속에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 연구팀은 이 새로운 연료 전지를 토양 수분 측정과 야생 동물 추적 센서에 적용하여 실험을 진행했다. 실험 결과, 두 센서 모두 기존 배터리로 구동되는 센서들보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히 야생 동물 추적 센서의 경우, 접촉 감지 기능이 중요한데, 이 연료 전지를 사용한 센서는 기존 배터리를 사용하는 센서보다 120% 더 긴 작동 시간을 보였다. 또한, 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효과적으로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 다양한 농업 환경에서의 안정적인 사용 가능성을 시사한다. 연구팀은 이 연구와 관련된 모든 설계, 튜토리얼, 시뮬레이션 도구를 공개적으로 제공함으로써 오픈 소스 방식을 채택했다. 이러한 접근 방식은 해당 분야에서의 추가적인 혁신과 응용을 촉진할 것으로 기대된다. 연구팀의 빌 옌(Bill Yen)은 "사물 인터넷(IoT) 장치의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 장치가 수조 개에 달하는 미래를 고려할 때 환경에 해로운 리튬, 중금속 및 독소로 모든 장치를 제작하는 것은 불가능하다"고 지적했다. 그는 이어 "분산형 장치 네트워크에 에너지를 공급하기 위한 대체 에너지원을 찾아야 한다"며, "특수한 미생물을 활용해 토양을 분해하고 낮은 에너지로 센서에 전력을 공급하는 토양 미생물 연료 전지를 발견했다"고 설명했다. 옌은 또한 "유기 탄소가 있는 토양을 미생물이 분해할 수 있다면, 이 연료 전지는 잠재적으로 무한히 지속될 수 있다"며, 이 기술의 잠재적 지속 가능성을 강조했다. 미생물 연료 전지(MFC)는 양극, 음극 및 전해질을 갖춘 배터리처럼 작동한다. 하지만 화학 물질 대신 토양에서 자연적으로 발견되는 박테리아를 사용해 유기물이 분해되는 과정에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 양극에서 음극으로 흘러 전기 회로를 형성하여 전력을 생성한다. 옌은 "야생, 농장, 습지 등에 센서를 설치하려면 일반적으로 배터리를 사용하거나 태양 에너지를 활용해야 한다"고 말했다. 그는 또한 "태양 전지판은 먼지에 덮여 있거나 태양이 없는 경우에는 작동하지 않으며, 많은 공간을 차지하고 더러운 환경에서는 효과적으로 작동하지 않는다"고 지적했다. 그는 이어 "배터리 역시 전력 공급이 제한적이라는 문제가 있다"며, "농부들이 100에이커(약 40만4600㎡, 12만평)에 달하는 농장을 돌아다니며 배터리를 주기적으로 교체하거나 태양 전지판을 청소하는 일은 현실적이지 않다"고 말했다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 MFC 기술이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 한편, 미생물 연료 전지는 100년 넘게 알려져 왔지만 습도가 낮은 조건에서의 성능 저하문제로 인해 그 활용 범위가 제한적이었다. 이 문제를 해결하기 위해 옌과 그의 팀은 다양한 디자인을 시험해보았고, 결국 독특한 수직 구조를 가진 디자인에서 성공을 거두었다. 탄소 펠트로 제작된 양극은 수평으로 배치되어 있으며, 전도성 금속 음극은 수직으로 설치되어 일관된 수분과 산소 공급이 가능하게 한다. 연구팀은 또한 분쟁 광물과 복잡한 공급망을 배제하고, 토양 기반 미생물 연료 전지의 완전히 생분해 가능한 버전을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물 연료 전지의 실용성을 크게 향상시킨 것으로 평가되며, 습한 토양은 물론 건조한 토양에서도 효과적으로 작동한다는 점이 입증됐다. 이에 따라, 다양한 농업 환경에서 사물 인터넷 센서에 전력을 공급하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 연구는 학술지 '인터랙티브, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회(Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies)' 저널에 최근 게재됐다.
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- IT/바이오
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
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치주염, 치매 위험 높인다?
- 치주염과 같은 만성 구강 질환을 앓는 사람들이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 연구 결과가 발표됐다. 치매와 구강 건강의 관계에 대한 연구 결과가 잇따라 발표되면서, 구강 건강을 유지하는 것이 치매 예방에 도움이 될 수 있다는 주장에 힘이 실리고 있다. 미국 뉴욕포스트에 따르면, 대만 국립 양밍 치아오퉁 대학교의 치의학 교수인 치아슈 린 박사 연구팀은 최근 구강 건강과 인지 기능 장애 사이의 연관성에 대한 28개의 체계적인 검토를 분석한 결과, 치주염을 비롯한 만성 구강 질환을 앓는 사람이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 사실을 발견했다. 린 박사는 치매 환자의 경우 자기 돌봄 능력이 저하되어 구강 관리에 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 치매 증상을 더욱 악화시킬 수 있는 악순환을 초래할 수 있다고 설명했다. 그는 "예를 들어, 알츠하이머병 환자는 양치질에 어려움을 느낄 수 있으며, 이는 구강 건강을 더욱 악화시켜 치매를 악화시키는 악순환을 초래할 수 있다"고 말했다. 하지만, 린 박사는 단순히 양치질을 하는 것만으로 치매를 예방할 수 있는 것은 아니라고 경고했다. 그는 "구강 건강과 치매 사이의 인과 관계를 명확히 파악하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다"고 강조했다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 약 580만 명의 미국인이 알츠하이머병 및 관련 치매를 앓고 있으며, 65세 이상 성인의 약 68%가 잇몸 질환을 앓고 있는 것으로 나타났다. 잇몸 질환, 흔히 치주염으로 알려진 이 질환은 치아에 플라그라는 끈적끈적한 박테리아가 쌓이면서 발생한다. 이 플라그는 정기적인 칫솔질과 치실 사용을 통해 제거할 수 있다. 치주염은 구강 건강뿐만 아니라 전반적인 건강에도 영향을 미칠 수 있으며, 특히 알츠하이머병과의 연관성이 주목받고 있다. 2019년의 한 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌에서 치주염의 주요 원인균인 포르피로모나스 치기발리스(Porphyromonas gingivalis) 박테리아가 발견되었다는 중요한 사실이 밝혀졌다. 이는 치주염과 알츠하이머병 간의 가능한 연결고리를 시사하며, 구강 건강이 전반적인 건강에 미치는 영향에 대한 인식을 증가시키고 있다. 연구팀은 알츠하이머병 환자의 뇌 조직을 검사한 결과, 치주염 환자의 뇌에서 이 박테리아가 더 많이 발견된다는 사실을 확인했다. 또한, 이 박테리아는 뇌의 신경세포를 손상시키고 염증을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 2022년에 진행된 또 다른 연구에서는 네덜란드 흐로닝언 대학교의 노인 치의학 교수인 아니타 비서(Anita Visser)가 이끄는 연구팀이 쥐를 대상으로 한 실험을 통해 전신 염증이 뇌에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 확인했다. 이 연구는 전신 염증이 치주염과 같은 구강 질환에서 흔히 나타나는 주요 증상 중 하나임을 강조한다. 이러한 발견들은 구강 건강과 전반적인 신체 건강, 특히 신경계 건강 사이의 중요한 연관성을 드러내고 있다. 이는 치주염과 같은 구강 질환의 관리가 전신 건강, 특히 뇌 건강에 미치는 영향에 대해 새로운 인식을 제공한다. 아니타 비서 교수는 최근의 연구 결과에 대해 "치주염이 알츠하이머병을 직접적으로 유발한다고 단언할 수는 없지만, 중증의 치주염을 앓고 있는 사람들이 알츠하이머병에 걸릴 가능성이 더 높다는 사실은 분명하다"고 밝혔다. 이러한 연구 결과는 구강 건강을 유지하는 것이 전반적인 건강 증진에 도움이 될 뿐만 아니라, 치매 예방에도 도움이 될 수 있다는 점을 시사한다. 따라서 평소에 양치질과 치실 사용, 정기적인 치과 검진 등을 통해 구강 건강을 관리하는 것이 중요하다.
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- 생활경제
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치주염, 치매 위험 높인다?
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나노봇, 남성 방광암 종양 90% 제거⋯기존 치료법의 혁신
- 나노로봇을 이용해 방광암을 90% 이상 줄일 수 있는 치료 방법이 개발됐다. 방광암은 주로 60~70대에서 발병하며, 방광 내에 악성 세포가 형성되는 질환으로 알려져 있다. 이 질환은 남성에게서 여성보다 34배 더 높은 발병 위험을 보이며, 비뇨기계 암 중 가장 흔한 형태로 알려져 있다. 또한 방광암은 대부분 5년 이내에 재발한다. 현재는 절제 수술이나 전신 혹은 국소적인 항암제 투여를 통한 치료가 진행되고 있으나, 높은 재발률로 인해 지속적인 관리가 요구되는 상태이다. 그러나 최근 나노로봇 기술의 발달로 방광암 종양을 현저히 줄일 수 있는 새로운 치료방법이 개발됐다. 영국 매체 데일리메일은 스페인 바르셀로나의 과학자들이 개발한 450나노미터 크기의 작은 로봇이 혈류를 통해 이동하면서 치료제를 전달하는 방식으로 방광암의 종양을 줄일 수 있다고 보도했다. 쥐를 대상으로 한 실험에서는 이 작은 나노로봇이 단 한 번의 시도로 종양의 크기를 줄임으로써, 여러 번의 치료 절차 없이도 종양을 제거할 수 있는 가능성을 보여줬다. 현재 방광암 치료법은 수술과 화학 요법을 포함하며, 종양의 크기를 줄이기 위해 약 4~6번의 병원 방문이 필요하다. 이 과정은 환자에게 약 6만5000달러(한화 약 8690만원) 이상의 치료 비용을 발생시킬 수 있다. 그러나 최근의 연구에 따르면, 나노로봇을 사용한 새로운 치료법은 단 한 번의 병원 방문만으로도 종양의 크기를 줄일 수 있다. 이번 혁신적인 연구는 카탈로니아 생명공학연구소(IBEC)와 스페인 생체재료연구센터(CIC biomaGUNE)의 과학자들이 생물의학연구소(IRB 바르셀로나), 바르셀로나 자치대학(UAB)과 함께 공동으로 수행했다. 나노로봇의 직경은 450나노미터이며, 배율을 2000만 배로 높여야 볼 수 있는 크기다. 개발된 나노로봇의 직경은 불과 450나노미터로, 이는 2000만 배 확대해야만 볼 수 있는 극히 작은 크기다. 이 로봇은 표면이 금 나노 입자(AuNP)로 덮여 있어, 연구원들이 로봇이 혈류를 통해 어떻게 이동하고 종양을 공격하는지 관찰할 수 있었다. 연구팀은 방광암을 앓고 있는 쥐의 혈류에 나노로봇을 주입한 후, 이 금색 기계가 작동하여 종양에 도달하고 몸 전체로 퍼지는 과정을 관찰했다. 이 나노로봇은 실리카 구체로 설계되었으며, 효소 우레아제와 방사성 요오드를 포함하는 다양한 구성 요소를 가지고 있다. 우레아제는 소변의 요소와 반응해 나노로봇의 움직임을 촉진시키며, 방사성 요오드는 암 세포를 치료하는 데 사용된다. 연구팀은 나노로봇이 종양 주변의 세포외 기질을 분해하고 pH 균형을 변화시켜 조직의 기계적 특성을 변화시킨다는 사실을 발견했다. 나노로봇이 요로 조직에 도달하면, 이는 마치 벽에 부딪히는 것처럼 행동한다. 그러나 종양의 해면 같은 구조로 인해, 나노로봇은 종양 내부로 흡수되어 방사성 요오드를 전달했다. 이 방사성 요오드는 국소 종양 및 갑상선암 치료에 일반적으로 사용되는 방사성 동위원소로, 암 세포를 효과적으로 치료하는 데 사용된다. 연구팀은 나노로봇이 종양 내부로 어떻게 진입할 수 있는지에 대해 초기에는 명확하지 않았다며 나노로봇이 종양의 성장을 감지하는 특정 항체가 부족하고, 일반적으로 건강한 조직보다 더 단단한 종양 조직의 특성 때문에 진입이 어려울 수 있다고 지적했다. 이 연구의 공동 제1저자이자 IBEC의 연구원인 메리트셀 세라 카사블랑카(Meritxell Serra Casablancas) 박사는 "그러나 우리는 나노로봇이 자체 추진 화학 반응을 통해 pH를 국부적으로 증가시킴으로써 종양의 세포외 기질을 분해할 수 있다는 사실을 관찰했다"고 말했다. 그는 "이 과정은 종양 내부로의 침투를 촉진했으며, 나노로봇이 종양 내에 우선적으로 축적되는 데 도움을 주었다"고 덧붙였다. 방광암 치료의 초기 회복률은 대체로 성공적이지만, 환자의 약 30~70%에서 종양이 재발해 추가 치료와 비용이 필요한 경우가 있다. 또한 약 10~30%의 환자에서는 종양이 더 진행될 수 있다. IRB 바르셀로나 어드밴스드 디지털 현미경 플랫폼의 리더인 줄리엔 콜롬벨리(Julien Colombelli) 박사는 "우리 팀이 개발한 혁신적인 광학 시스템은 종양 자체에 의해 반사된 빛을 제거함으로써, 전례 없는 해상도로 사전 표지 없이도 기관 전체에서 나노입자를 식별하고 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 도와주었다"고 설명했다. 미국 국립암연구소(National Cancer Institute)의 자료에 따르면, 방광암 치료 비용은 2015년의 84억 달러(약 11조 2434억 원)에서 2020년 현재 약 94억 달러(약 12조 5819억 원)로 증가했다. 나노로봇 연구를 진행한 과학자들은 아직 나노로봇 치료가 종양의 재발을 방지할 수 있는지 확신할 수 없지만, 나노로봇의 성공 여부에 따라 장기적인 효과를 평가하기 위한 추가 연구를 이미 진행하고 있다. 이 연구의 공동 저자인 크리스티나 시모(Cristina Simó) 박사는 "이 연구 결과는 치료 효과를 증대시킬 수 있는 다른 방사성 동위원소의 사용 가능성을 탐구하는 새로운 길을 열었다"고 말했다. 한편, 한국은 약 20여 년 전인 2013년, 세계 최초로 암 치료를 위한 나노로봇을 개발했다. 이 나노로봇은 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 능동형 박테리아를 활용한 것으로, 그 당시 세계 최초의 능동형 나노로봇으로 인정받았다. 이 나노로봇, 일명 '박테리오봇'은 박테리아의 특성인 인식 능력과 운동성을 활용하여 암을 타겟팅하고, 약물 전달체와 결합된 치료 성능을 가진 새로운 개념의 의료 나노로봇이다. 이러한 통합적인 접근 방식은 박테리오봇이 암 세포를 정확하게 인식하고, 적극적으로 치료제를 전달할 수 있게 함으로써, 당시 의학 분야에서 중요한 혁신으로 평가됐다.
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나노봇, 남성 방광암 종양 90% 제거⋯기존 치료법의 혁신
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슈퍼박테리아 잡는 새로운 항생제 개발
- 코로나19 팬데믹이 장기화되면서 사람들의 면역력이 약해지는 경우가 많아지고 있다. 이는 다양한 바이러스에 감염될 위험을 높이는 요인으로 작용하고 있다. 특히, 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)라는 박테리아 균주는 항생제에 대한 내성으로 인해 '슈퍼버그'로 불리며, 감염된 사람 10명 중 6명을 죽일 수 있을 만큼 강력한 균주이다. 아시네토박터 바우마니는 그람 음성 박테리아로, 병원체로서의 특성이 잘 알려져 있다. 특히, 면역력이 약한 환자, 중환자실 환자, 인공호흡기 사용자에게 감염을 일으킬 가능성이 높다. 영국 매체 메일(Mail) 온라인에 따르면 스위스 제약회사 로슈가 개발한 새로운 항생제 '조수라발핀(Zosurabalpin)'이 항생제 내성 슈퍼버그를 죽일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 조수라발핀, 슈퍼버그에 효과 연구에 따르면 조수라발핀은 실험 쥐에서 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니(CRAB)의 약물 내성이 높은 균주를 죽이는 효과를 보였다. 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니 세계보건기구(WHO)가 새로운 치료법이 시급히 필요한 '우선순위 1 중요' 병원체로 분류하고 있다. 조수라발핀은 지질다당류(lipopolysaccharide)라는 물질로 만들어진 보호막을 유지하는 박테리아의 능력을 방해하여 박테리아를 죽이는 방식으로 작용한다. 이러한 연구 결과가 사람들에게도 동일하게 재현된다면, 조수라발핀은 1968년 이래 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니 유사 감염을 치료하기 위해 개발된 최초의 새로운 항생제가 될 수 있다. 항생제 내성, '침묵의 전염병' 로슈의 전염병 및 초기 개발 책임자인 마이클 로브리츠 박사(Michael Lobritz)는 "항생제 내성은 '침묵의 전염병'으로 불리며, 향후 30년 동안 오늘날 암으로 인한 사망자보다 더 많은 생명을 앗아갈 것으로 예상된다"고 말했다. 그는 "조수라발핀은 슈퍼버그에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 있어 중요한 진전"이라며 "인체 임상 시험에서 성공한다면 이 새로운 항생제는 많은 사람의 생명을 구할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 조수라발핀의 인체 임상 시험 결과가 성공적으로 나오면, 항생제 내성 슈퍼버그 감염으로 인한 사망률을 줄이고, 전 세계 보건에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
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슈퍼박테리아 잡는 새로운 항생제 개발
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얼음 목욕과 사우나, 온도 자극이 건강 증진시키는 방법
- 추운 날씨에 건강을 증진하고 면역 체계를 강화할 수 있는 방법 중 하나는 얼음 목욕이 있다. 사진=티스/연합뉴스 겨울철 얼음 목욕과 사우나 중에서 어떤 방법이 건강 증진에 더 도움이 될까. 점차 많은 사람들이 추위에 자신을 노출시켜 면역 체계를 강화하려는 시도를 하고 있다. 추운 날씨에 찬물 샤워, 얼음 목욕, 또는 눈길을 걷는 등의 방법을 통해 면역 체계를 강화하고 전반적인 건강을 증진시키기를 원한다. 이러한 방법들은 체중 감소에도 도움이 될 수 있다고 알려져 있다. 독일 매체 메르커(Merkur)는 추운 날씨에 건강을 증진하고 면역 체계를 강화하는 방법들을 소개했다. 먼저 얼음 목욕, 즉 영하의 온도에서 차가운 물에 들어가는 것은 점점 인기를 얻고 있다. 이러한 방법이 면역 체계를 실제로 강화한다는 명확한 연구 결과는 아직 없지만, 찬물에 몸을 담그면 피부 혈관이 수축되어 심혈관계가 강화될 수 있다. 차가운 충격은 아드레날린과 엔돌핀을 방출하며, 이는 정신 건강에 긍정적인 영험을 미칠 수 있다. 그러나 훈련되지 않은 사람들은 이 같은 방법을 천천히 시도해야 한다. 다음으로 교대 샤워가 있다. 교대 샤워는 아주 차가운 물과 따뜻한 물을 번갈아 사용하는 것을 말한다. 교대 자극은 혈액 순환을 강화하여 면역 체계의 건강을 돕는다. 피부에 혈액 공급이 잘되면 입과 코의 점막에도 혈액 공급이 증가하여 바이러스와 박테리아에 대한 저항력을 높일 수 있다. 수치료는 약 130년 전, 세바스티안 크나이프 목사가 면역 체계를 강화하기 위해 개발했다고 알려져 있다. 이 치료법에는 신체나 얼굴의 특정 부위에 정기적으로 찬물 샤워를 하는 것이 포함된다. 이 방법은 신진대사를 촉진하고, 혈액 순환을 개선하며, 면역 체계를 활성화하는 것으로 알려져 있다. 이러한 수치료의 긍정적인 효과는 2022년 예나 대학교의 연구를 통해 입증됐다. 또 영하의 기온에서의 조깅은 면역 체계에 긍정적인 영향을 미친다고 알려져 있다. 심장 전문의이자 스포츠 의학 전문가인 헤르베르트 뢴겐(Herbert Löllgen) 교수는 차가운 공기가 기도 점막에 닿을 때 면역 자극이 증가하고 방어 세포의 형성이 촉진된다고 설명했다. 체중 감량을 원하는 사람들에게는 겨울 조깅이 추가적인 이점을 제공한다. 겨울에 조깅을 하면 평소보다 약 10~15% 더 많은 칼로리를 소모한다. 체중 감량에 성공하려면 식습관을 개선하고 특정 음식을 피하는 것이 필요하다. 눈 위를 맨발로 걷는 것, 즉 '눈 밟기'는 혈액 순환을 자극하고 면역 체계를 강화하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 얼음 목욕이나 콘트라스트 샤워와 같은 극한의 냉온 자극은 건강에 해로울 수도 있으므로 주의가 필요하다. 이러한 모든 방법에는 다양한 건강상의 이점이 있지만 수행하기 전에 고려해야 할 몇 가지 사항이 있다. 예를 들어, 얼음 목욕을 할 때는 냉감 쇼크의 위험이 있으므로 절대 혼자 있어서는 안 된다. 또한 얼음찜질은 일반적으로 2분 이상 지속되어서는 안 된다. 과거에 질병을 앓았던 사람들은 특별한 주의가 필요하다. 예를 들어, 순환계 문제가 있는 사람들에게는 갑작스러운 추위가 생명을 위협하는 혈관 수축을 유발하고 심장 부정맥이나 심장마비로 이어질 수 있다. 눈을 밟는 경우에도 주의가 필요하다. 과도한 시간 동안 걷는 것은 피해야 하며, 몇 분 이상 걷지 않는 것이 좋다. 감기에 쉽게 걸리거나 요로 감염이 자주 발생하는 사람은 이러한 방법을 피하는 것이 바람직하다. 조깅을 할 때는 시작하기 전에 충분한 준비 운동을 하는 것이 중요하다. 일반적인 규칙으로는, 추위에 노출되는 상황을 즐기는 사람들도 새로운 느낌에 먼저 익숙해져야 하며, 추위 노출 시간을 점차적으로 늘려가야 한다. 건강한 사람일지라도 과도한 추위 노출은 오히려 건강에 해를 끼칠 수 있음을 항상 기억해야 한다.
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- 생활경제
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얼음 목욕과 사우나, 온도 자극이 건강 증진시키는 방법
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마늘, 맛과 건강을 모두 챙기는 음식
- 마늘을 매일 일정량 섭취하게 되면 면역력을 강화하고 콜레스테롤 수치가 감소하는 등 건강에 좋은 효과를 볼 수 있다고 건강 영양 전문지 이팅웰(Eating Well)이 최근 보도했다. 마늘은 요리에 없어서는 안 될 필수 식재료다. 톡 쏘는 맛과 향으로 음식의 풍미를 더해주는 것은 물론, 다양한 건강상의 이점까지 제공하는 것으로 알려져 있다. 이팅웰이 전한 마늘의 영양 성분과 건강상의 이점, 식단에 마늘을 추가하는 방법에 대해 소개한다. 마늘의 영양 성분 마늘은 비타민 C, 아연, 철분, 칼륨, 마그네슘 및 비타민 K와 같은 건강 증진 영양소가 포함되어 있다. 또한, 마늘은 황 함유 화합물인 알리신(allicin)이 풍부하다. 알리신은 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 마늘은 다양한 건강상의 이점을 제공하는데 그중에서도 대표적인 이점은 다음과 같다. 첫째 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 마늘의 알리신은 면역 체계를 강화하고 감염을 예방하는 데 도움이 된다. 둘째 콜레스테롤 합성을 억제하고 콜레스테롤 배출을 촉진하는 마늘은 콜레스테롤 수치를 낮추고 심장 건강을 개선하는 데 도움이 된다. 셋째 혈관을 확장하고 혈액 순환을 개선하는 효과가 있다. 마늘은 혈압을 낮추고 고혈압 위험을 줄이는 데 도움이 된다. 넷째 인슐린 분비를 촉진하고 인슐린 저항성을 개선하는 마늘은 혈당 수치를 조절하고 당뇨병 위험을 줄이는 데 도움이 된다. 다섯째 장내 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 유해한 박테리아의 성장을 억제하는 마늘은 장 건강을 개선하는 데 도움이 된다. 다양한 요리에 활용 마늘은 다양한 요리에 사용할 수 있는 다재다능한 식재료로 마늘을 식단에 추가하는 몇 가지 방법은 다음과 같다. 먼저 마늘 기름으로 채소를 볶는다. 기름을 두른 팬에 다진 마늘을 놓고 옅은 갈색이 될 때까지 볶아서 기름에 마늘 향을 입힌다. 볶음밥과 같은 쌀 요리에 마늘을 추가하면 풍미가 더해진다. 또한 대부분의 단백질 및 채소와 잘 어울린다. 그밖에 스튜나 카레에 사용할 수 있다. 마늘은 아시아 일부 지역의 카레와 라틴 아메리카 일부 지역의 스튜에 자주 사용할 수 있다. 또한 수제 살사를 만들 때 마을을 사용한다. 살사는 더 많은 채소를 섭취할 수 있는 방법 중 하나이다. 또한 구운 마늘 또는 익힌 마늘을 섭취하는 것도 좋은 방법이다. 구운 마늘 또는 익힌 마늘은 생마늘에 비해 알리신 함량이 다소 감소할 수 있으나, 여전히 다양한 건강상의 이점을 제공한다는 점에서 유익하다. 마늘을 가장 건강하게 먹는 방법 마늘을 가장 건강하게 먹는 방법은 생마늘을 깨끗이 씻어서 씹어 먹는 것이다. 생마늘을 씹을 때 알리신이라는 성분이 생성되며, 알리신은 마늘의 대표적인 건강 성분으로 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 다만, 위장이 약한 사람은 생마늘을 섭취하면 속쓰림이나 복통을 유발할 수 있다. 이 경우, 마늘을 가열하거나 꿀에 절여서 먹는 것이 좋다. 하지만, 위장이 예민한 사람들의 경우 생마늘 섭취 시 속쓰림이나 복통을 겪을 수 있다. 이러한 경우에는 마늘을 가열하거나 꿀에 절여서 섭취하는 것이 더 좋은 대안이 될 수 있다. 1일 마늘 적정 섭취량 마늘의 섭취량은 하루에 2~3쪽 정도가 적당하다. 과다 섭취 시 속쓰림, 복통, 설사 등의 부작용이 나타날 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 임산부나 수유부는 마늘을 섭취하기 전에 의사와 상담하는 것이 좋다. 마늘은 혈액 응고를 방해할 수 있으므로, 수술을 앞둔 사람은 마늘 섭취를 피하는 것이 좋다. 전 세계 다양한 문화에서 마늘은 매일 즐겨 먹는 식품 중 하나이며, 일반적으로 건강에 불리한 영향을 미치는 경우는 드물다. 마늘은 대체로 소량으로 섭취하며, 자주 먹을수록 건강상의 이점을 얻을 가능성이 높아질 수 있다. 그러나 과민성 대장 증후군(IBS)과 같은 장 문제가 있는 사람들의 경우 마늘 섭취로 인해 가스와 복부 팽만감이 발생할 수 있다. 마늘을 섭취해 뱃살을 태울 수 있다는 주장은 사실이 아니다. 마늘의 항염증 성분이 뱃살 감소에 직접적인 영향을 미친다는 증거는 없으며, 마늘 섭취만으로 장기적인 체중 감소가 이루어진다고 볼 수 없다. 마늘의 건강상 이점을 누리기 위해서는 꾸준한 섭취가 필요하다. 따라서 일정량의 마늘을 매일 섭취하는 것이 바람직하다.
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- 생활경제
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마늘, 맛과 건강을 모두 챙기는 음식
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술, 배변에 어떤 영향을 미칠까?
- A씨는 평소 술을 즐기지는 않지만 술을 마신 다음 날이면 설사 증상에 시달려, 출근 전 반드시 화장실을 찾게 된다. 이처럼 술은 설사나 변비 등 장의 음식물 통과 시간에 영향을 미칠 수 있다. 영국 매체 더 가디언(The Guardian)은 알코올은 장에서 음식이 통과하는 데 시간에 영향을 줄 수 있으며, 특히 위와 소장의 근육 활동에 변화를 일으킬 수 있다고 보도했다. 알코올이 위를 통과하는 시간에 미치는 영향은 알코올의 농도에 따라 다르다. 예를 들어, 알코올 농도가 높은 음료(예: 위스키, 보드카)는 위에서 음식물의 이동을 늦추는 반면, 알코올 농도가 상대적으로 낮은 음료(예: 와인, 맥주)는 위에서 음식의 이동 속도를 증가시킨다. 이러한 장의 변화는 일부 사람들이 보드카나 위스키를 마실 때 포만감이나 복부 불편감을 느끼는 원인이 될 수 있다. 술을 장기간 마시는 것도 소장을 통한 음식물의 통과 속도에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 실제로, 쥐를 이용한 실험에서 만성적인 알코올 섭취가 위와 소장을 통한 음식물의 이동을 가속화하는 것을 관찰할 수 있었다. 이와 같은 소장 통과 시간의 단축 현상은 술을 많이 마시는 사람들에게서도 나타날 수 있으며, 이는 설사 증상과 직접적으로 연관될 수 있다. 알코올은 십이지장(소장의 첫 부분)에서 탄수화물, 단백질, 지방의 흡수를 감소시킬 수 있다. 이는 설탕의 일종인 자일로스의 흡수 감소에도 영향을 미친다. 이로 인해 과자나 달콤한 주스 등 단 음식을 많이 섭취하는 음주자들 사이에서 설사 발생 가능성이 더 높아질 수 있다는 것을 시사한다. 만성 알코올 사용은 유당불내증, 소장 박테리아의 과증식, 그리고 췌장이 충분한 소화 효소를 생성하지 못해 지방 흡수가 감소하는 현상과 연관되어 있다. 이러한 현상들은 만성적인 알코올 사용으로 인해 설사나 묽은 변이 발생할 수 있다는 것을 나타낸다. 반면, 단기간에 과도한 알코올을 섭취하는 경우(예: 밤에 과음하는 경우)는 음식물의 소장의 통과가 늦어질 수 있다. 쥐를 이용한 연구에서는 단기간에 다량의 알코올을 섭취한 경우 소장 통과 시간이 지연되는 것이 관찰되었다. 즉, 폭음과 같은 급성 알코올 섭취는 설사보다는 변비 증상을 유발할 가능성이 더 높다는 것을 의미한다. 이는 알코올이 소화기계에 미치는 영향이 단기적 및 장기적 사용에 따라 다를 수 있음을 시사한다. 이 같은 결과는 507명의 대학생을 대상으로 한 알코올의 영향에 관한 연구에서도 확인됐다. 이 연구에서 학생들은 자신의 대변을 수집하여 분석했으며, '브리스톨 대변 차트'라고 알려진 대변 상태 설문지를 작성했다. 연구 결과에 따르면, 과음은 더 단단한 배변과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 알코올을 많이 섭취한 사람들은 견과류 같은 모양이거나 느낌의 별개의 단단한 덩어리인 1형 변을 더 자주 경험했다. 연구팀은 급성 알코올 섭취가 음식물의 소장 통과를 지연시킬 수 있다고 추정했다. 음식이 장 내에 더 오래 머무르면서, 대변에서 물이 더 많이 몸으로 재흡수되어 대변이 건조하고 단단해지는 결과를 가져온다는 것이다. /이러한 결과는 알코올이 소화 시스템에 미치는 영향에 대한 중요한 인사이트를 제공한다./ 연구자들은 흥미롭게도 술을 마시지 않는 사람들에 비해 술을 많이 마시는 사람들의 장내에서 '악티노박테리아(Actinobacteria)'라는 박테리아 유형이 더 많이 존재한다는 사실을 발견했다. 이러한 발견은 박테리아가 대변의 일관성에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 그러나 폭음이 항상 변비를 유발하는 것은 아니다. 예를 들어, 과민성대장증후군(IBS) 환자들에게서는 폭음이 설사, 메스꺼움, 복통과 같은 증상을 확실히 유발할 수 있다. 음주 후 원치 않는 배변 변화를 겪는 경우, 이를 해결하는 가장 효과적인 방법은 알코올 섭취를 줄이는 것이다. 일부 알코올 음료는 다른 음료보다 배변에 더 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 특정 음료를 마신 후 문제가 되는 배변 패턴을 확인하면 해당 음료를 피하거나 줄이는 것이 건강에 도움이 될 수 있다. 음주 후 설사를 하는 경향이 있다면 알코올과 카페인이 함유된 음료를 혼합하는 것을 피하는 것이 좋다. 카페인은 결장의 수축을 자극해 설사를 악화시킬 수 있다고 알려져 있다. 반면, 음주 후 변비가 문제가 된다면 충분한 수분 섭취가 중요하다. 술을 마시기 전, 술을 마실 때 그리고 술 마신 후에 물을 충분히 마시면 탈수와 변비를 예방하는 데 도움이 될 수 있다. 술을 마시기 전에는 단백질과 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 좋다. 위장에 있는 음식은 알코올의 흡수를 늦추고, 장 내막에 미치는 알코올의 부정적인 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 음주 후 배변의 변화는 대개 단기적이며, 적절한 조치를 취하면 대부분 효과적으로 해결될 수 있다. 그러나 술을 끊은 후에도 설사와 같은 증상이 며칠 후에도 지속된다면 이는 염증성 장 질환과 같은 근본적인 장 질환과 같은 다른 문제를 야기할 수 있다. 술을 끊었음에도 불구하고 설사와 같은 증상이 며칠 동안 지속된다면, 이는 염증성 장 질환과 같은 보다 심각한 장 질환을 의미할 수 있다. 술이 장에 미치는 영향은 일시적일 수 있지만, 지속적인 증상은 다른 건강 문제의 신호일 수 있다. 연구팀은 알코올 소비와 과민성대장증후군(IBS) 발병 간의 연관성도 발견했다. 문제가 지속되거나 대변에 혈액이 섞여 나타나는 등의 심각한 증상이 관찰될 경우, 즉시 일반의나 전문의에게 의학적 조언을 구하는 것이 중요하다. 이러한 증상은 더 심각한 건강 문제를 나타낼 수 있으므로, 적절한 진단과 치료를 받는 것이 필요하다.
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술, 배변에 어떤 영향을 미칠까?
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
- 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학자들은 지속 가능한 대안으로 질소 고정 박테리아를 사용해 화학 비료의 탄소 배출량을 줄이고 있다. 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 MIT 화학 엔지니어들이 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 세포를 손상으로부터 보호하는 금속-유기 코팅을 개발해 종자 발아율을 크게 향상시켰다고 보도했다. 이러한 혁신은 미생물 비료의 접근성을 높이고 재생 농업을 촉진할 수 있다. 이 코팅은 박테리아 세포의 표면에 금속과 폴리페놀로 구성된 삼각형 모양의 구조를 형성한다. 이러한 구조는 박테리아 세포를 둘러싸고 보호막을 형성하여 열이나 습도, 건조 등의 손상으로부터 박테리아 세포를 보호해주어 미생물 비료의 안정성을 향상시킬 수 있다. 화학 비료 생산은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 1.5%를 차지한다. MIT 화학자들은 일부 화학 비료를 보다 지속 가능한 공급원인 박테리아로 대체하여 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환할 수 있는 박테리아는 식물에 필요한 영양분을 제공할 뿐만 아니라 토양을 재생하고 해충으로부터 식물을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 이러한 박테리아는 열과 습도에 민감하기 때문에 대량 생산해서 농장으로 배송하기가 어렵다. 박테리아 민감성 극복 이러한 장애물을 극복하기 위해 MIT 화학 엔지니어들은 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 손상으로부터 세포를 보호하는 금속-유기 코팅을 개발했다. 새로운 연구에서 MIT 연구진은 이러한 코팅 박테리아가 옥수수와 청경채와 같은 채소를 포함한 다양한 종자의 발아율을 향상시킨다는 사실을 발견했다. 코팅된 박테리아로 처리한 씨앗은 코팅되지 않은 신선한 미생물로 처리한 씨앗에 비해 발아율이 150% 증가했다. 연구를 주도한 MIT 화학 공학과 아리엘 퍼스트(Ariel Furst) 박사는 "이 코팅은 농부들이 미생물을 비료로 배치하는 것을 훨씬 쉽게 만들 수 있다. 건조 공정으로부터 박테리아를 보호하고, 액체가 아닌 건조 분말이기 때문에 훨씬 더 쉽고 더 적은 비용으로 유통할 수 있다. 또한 섭씨 55.55도(화씨 132도)까지 견딜 수 있으므로 이러한 미생물을 냉장 보관을 사용할 필요가 없다"라고 말했다. 연구진은 이 기술은 화학 비료 사용을 줄여 환경 오염을 감소시킬 수 있고 토양의 영양분을 보충하고 토양을 건강하게 유지하는 데 도움이 될 수 있어 농업의 지속 가능성을 높이기를 기대한다. 이번 연구는 최근 '미국 화학학회지 Au'에 게재됐다. 미생물 보호 코팅 화학 비료는 공기 중의 질소와 수소를 결합하여 암모니아를 만드는 데 매우 높은 압력을 사용하는 에너지 집약적인 하버-보쉬 공정을 통해 제조된다. 화학 비료의 또 다른 단점으로는 이 과정에서 상당한 탄소 발자국이 발생한다는 점 외에도 장기간 사용하면 결국 토양의 영양분이 고갈된다는 것이다. 토양을 복원하기 위해 일부 농부들은 작물 순환과 퇴비화 등 다양한 전략을 사용해 토양을 건강하게 유지하는 '재생 농업'으로 전환하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환하는 질소 고정 박테리아가 이러한 접근 방식에 도움이 될 수 있다. 퍼스트 박사는 열과 동결 건조로부터 미생물을 보호하기 위해 이전에 소화관으로 전달되는 치료용 박테리아를 보호하는 등 다른 용도로 미생물을 캡슐화하기 위해 개발한 금속-페놀 네트워크(MPN)라는 코팅을 적용하기로 결정했다. 이 코팅에는 금속과 폴리페놀이라는 두 가지 유기 화합물 성분이 포함되어 있어 스스로 조립되어 보호막을 형성할 수 있다. 철, 망간, 알루미늄, 아연 등 코팅에 사용되는 금속은 식품첨가물로서 안전한 것으로 간주된다. 식물에서 흔히 발견되는 폴리페놀은 탄닌과 오트 등의 분자를 포함한다. 퍼스트 박사는 "우리는 그 자체로 효능이 있는 것으로 알려진 천연 식품 등급의 화합물을 사용하여 미생물을 보호하는 작은 갑옷을 만들고 있다라고 말했다. 이 연구를 위해 연구팀은 12가지 MPN을 만들어 유해한 곰팡이와 기타 해충으로부터 식물을 보호하는 질소 고정 박테리아인 슈도모나스 클로로라피스를 캡슐화하는 데 사용했다. 연구진은 모든 코팅이 최대 섭씨 50도(화씨 122도)의 온도와 최대 48%의 상대 습도로부터 박테리아를 보호한다는 사실을 발견했다. 또한 코팅은 동결 건조 과정에서도 미생물의 생존을 유지했다. 종자 발아 향상 연구팀은 망간과 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)라는 폴리페놀의 조합인 가장 효과적인 MPN으로 코팅된 미생물을 사용하여 실험용 접시에서 종자 발아를 돕는 능력을 테스트했다. 또 연구팀은 코팅된 미생물을 접시에 넣기 전에 50°C로 가열한 후 코팅되지 않은 신선한 미생물과 동결 건조된 코팅되지 않은 미생물을 비교했다. 연구 결과 코팅된 미생물은 발아율을 150% 향상 시켰다. 퍼스트 박사는 "기술을 개발할 때는 의도적으로 저렴하고 접근하기 쉽도록 설계해야 하는데, 이 기술이 바로 그런 기술이다. 이 기술은 재생 농업의 대중화에 도움이 될 것이다라고 말했다. 퍼스트 박사는 이 기술을 상용화하기 위해 세이아 바이오(Seia Bio)라는 회사를 설립했다. 세이아 바이오는 현재 이 코팅을 적용한 미생물 비료를 농업 현장에 적용하는 데 대한 연구를 진행하고 있다.
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
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