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- 자연에서 플라스틱 입자는 다양한 모양, 크기 및 화학적 조성으로 나타나.
- 각 특성은 동적 행동과 독성학에 영향을 미칠 수 있다.
- 나노플라스틱의 분자 중 더 많은 부분이 입자 표면에 위치, 세포 구성 요소와의 상호 작용이 증가할 수 있다.

생태계에 대한 마이크로플라스틱 및 나노플라스틱의 독성 평가

대부분의 오염물질은 자연 생태계에 미치는 위험을 평가하기 위한 표준 프로토콜을 갖추고 있다. 마이크로플라스틱 및 나노플라스틱(MNP)도 위험을 초래한다. 그러나 이들 물질의 생태독성에 대한 신뢰성 있는 테스트를 위한 통일된 지침은 아직 없다. 라이프니츠 담수 생태 및 내수 어업 연구소(IGB)의 참여 연구원들은 토양 및 수생 생태계에 대한 이러한 물질의 독성을 표준화된 방식으로 평가할 수 있는 새로운 프로토콜을 개발했다. 

▲ 대부분의 오염물질은 자연 생태계에 미치는 위험을 평가하기 위한 표준 프로토콜을 갖추고 있다.

생태독성을 결정하기 위한 연구는 일반적으로 유기체가 가능한 현실적인 환경 조건에서 다양한 물질에 노출되는 노출 실험에서 확립된 프로토콜에 따라 수행된다.

기존 평가 방법의 부적절함

마이크로플라스틱 및 나노플라스틱(MNP)에 대한 이전 생태 독성연구에서는 상업적으로 이용 가능한 구형 입자를 MNP 모델로 사용했지만, 자연에서 플라스틱 입자는 다양한 모양, 크기 및 화학적 조성으로 나타난다. "이러한 각 특성은 동적 행동과 독성학에 영향을 미칠 수 있으며 잠재적 위험을 평가하기 위해 생태독성학 실험을 수행할 때 고려해야 한다"고 연구의 첫 번째 저자이자 현재 Neuglobsow의 IGB 과학자인 Fazel A. Monikh 박사가 말했다.

또한 안정적인 혼합물을 용해하거나 형성하는 화학 물질을 위해 개발된 프로토콜은 현재 MNP의 생태독성을 평가하는 데 사용된다. 반면에 플라스틱 입자는 용해되지 않으며, 떠다니는 액체에서 규칙적으로 섞이지 않는다.

연구 프로토콜은 MNP의 특정 특성을 고려한다.

Nature Protocols 저널에서 연구원들은 MNP의 입자별 특성과 노출 시스템에서의 동적 거동을 고려한 토양 및 수생태계에 대한 노출 프로토콜을 설명했다. 또한 실험을 위해 실제적인 마이크로 및 나노 입자를 인공적으로 생산할 수 있는 방법을 제시했다. 이 프로토콜은 실험실, 중우주 또는 대우주의 통제된 조건에서 MNP의 독성 테스트를 위해 개발되었으며 현장 조건에서 모니터링하는 데 적합하지 않다.

“새로운 프로토콜은 생태독성학 연구자들이 유기체가 MNP에 노출된 후 용량-반응 관계를 이해하는 데 중요한 기초다. 뿐만 아니라 업계에서 보다 안전한 플라스틱을 개발하고 플라스틱에 대한 독성 테스트를 수행하며 규제 요구 사항을 충족하는 데에도 도움이 된다”고 Fazel A. Monikh는 의도한 응용 분야를 설명했다.

작다고 해서 독성이 덜한 것은 아니다.

이 프로토콜은 마이크로플라스틱과 나노플라스틱 간의 차이점도 고려한다. 나노플라스틱은 크기와 모양이 큰 단백질과 비슷하다. 따라서 이들은 미세플라스틱과 자연적으로 다르게 행동하며 세포에 침투할 수 있다. 나노플라스틱의 분자 중 더 많은 부분이 입자 표면에 위치하므로 세포 구성 요소와의 상호 작용이 증가할 수 있다. IGB 연구원이자 해당 연구의 공동 저자인 Hans Peter Grossart는 "따라서 이러한 입자에 대한 독성 테스트를 수행할 때 미세 플라스틱과 나노 플라스틱의 차이점을 고려하는 것이 중요하다"고 말했다.
(Nature Protocols. 2023; doi: 10.1038/s41596-023-00886-9)
출처: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
라이프니츠 담수생태 수산연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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