[기사 발행일 : 2018.10.18]

그래핀은 미래소재로 묘사되고 있으나 인체에 대한 영향은 많이 알려져있지 않다. Empa와Adolphe Merkle Institute (이하 AMI)의 연구진은 3차원 폐 모델을 이용하여 그래핀과 그래핀 유사물질의 흡입 이후 거동을 조사했다.

인장력, 탄성력, 전도성 등 그래핀은 광범위한 분야에서 혁신적인 응용을 가능케하는 놀라운 특성을 가지고 있다. 그래핀은 제조법과 공정에 따라 다양한 형태와 질이 달라지며 폐에서 다른 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 연구진은 가능한 한 현실에 가까운 조건에서 그래핀과 그래핀 유사 물질의 폐에 대한 영향을 조사하였다.

연구진은 최근 Carbon 저널에 이 연구결과를 발표했다. 3차원 폐 모델 덕분에 동물이나 인체 실험 없이 폐포모세혈관막의 실제 조건을 구현하여 그래핀의 폐 영향을 조사했다. 기존의 in vitro 실험법은 하나의 세포주만 이용했지만, 실제 폐와 가까운 조건을 구현하기 위해 새롭게 개발된 폐 모델은 폐포 세포와 두가지 면역세포(대식세포 및 수지상세포), 총 세가지 세포주를 이용한다.

또한 기존의 in vitro 실험은 그래핀의 공기중 노출을 무시하였다. 보통 세포는 페트리디쉬 안에서 용액상에 배양되고 실험대상 물질에 노출되었기 때문이다. 그러나 현실에서는 즉 폐포모세혈관막에서는 이런 노출이 일어나지 않는다. 그래핀 노출은 보통 흡입을 통해 일어날 것이기 때문에 그래핀 입자는 직접적으로 폐 조직과 접촉하게 된다. 이 새로운 폐 모델은 세포들이 공기-액체 접촉면에서 다공성의 멤브레인 위에 위치하고 그래핀 입자는 그 세포 위로 분사된다. 즉 3차원 세포 모델은 그래핀 입자를 흡입하게 되는 것이다.

이 연구에서 폐 모델이 그래핀에 노출되었을 때 세포사, 산화적 스트레스 또는 염증반응과 같은 급성 독성 영향은 없는 것으로 확인되었다. 체내에서 만성 영향을 확인하기 위해 장기독성 영향 실험이 진행될 것이다. 순수한 그래핀 입자와 더불어 연구진은 폴리머를 보강하기 위해 고전적으로 사용되는 복합물질로 만들어진 그래핀 입자도 사용할 것이다.

한편으론 인체에 노출된 그래핀 입자의 개수를 예측하기 위해, 복합 물질의 마모된 양을 정량화하는 연구가 진행되고 있다. 이 데이터에 기반하여 3차원 모델에 그래핀 입자를 실제 조건과 가깝게 노출시켰을 때의 장기 독성 영향을 예측할 수 있을 것이다.

[출처 : https://phys.org/news/2018-10-graphene-effects-lungs.html]