[BingUNews] 미세플라스틱은 살아있는 세포에 어떤 영향을 미칩니까? 불규칙한 모양의 입자에 초점을 맞춘 연구

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[BingUNews] 미세플라스틱은 살아있는 세포에 어떤 영향을 미칩니까? 불규칙한 모양의 입자에 초점을 맞춘 연구

한국분석과학연구소 2021. 8. 27. 11:08

How do microplastics affect living cells? Research to focus on irregularly shaped particles

미세플라스틱은 살아있는 세포에 어떤 영향을 미칩니까? 불규칙한 모양의 입자에 초점을 맞춘 연구

Watson College associate professor teams up with RIT for NSF-funded project

Watson College 부교수, NSF 자금 지원 프로젝트를 위해 RIT와 협력

How do microplastic and nanoplastic particles affect living cells? New research from Binghamton University and the Rochester Institute of Technology looks to provide answers.

미세플라스틱과 나노플라스틱 입자는 살아있는 세포에 어떤 영향을 미칩니까? Binghamton University와 Rochester Institute of Technology의 새로운 연구는 해답을 제공하고자 합니다.

By Chris Kocher, AUGUST 23, 2021

According to the United Nations Environmental Program, nations across the globe produce about 300 metric million tons of plastic waste every year. That’s nearly equivalent to the weight of the entire human population.

유엔 환경프로그램에 따르면 전 세계 국가에서 매년 약 3억 톤의 플라스틱 폐기물이 발생합니다. 이는 전체 인구의 무게와 거의 같습니다.

Where to put all of those plastics or how to recycle them are just two of the problems we face. Another one is the increasing prevalence of microplastics and even smaller nanoplastics in our environment. They are the tiny particles smaller than a single bacterium that break off during plastic degradation, making them very hard to clean up.

플라스틱을 모두 어디에 둘 것인지 또는 재활용하는 방법은 우리가 직면한 두 가지 문제일 뿐입니다. 또 다른 하나는 우리 환경에서 미세 플라스틱과 더 작은 나노 플라스틱의 보급이 증가하고 있다는 것입니다. 그들은 플라스틱 분해 중에 부서지는 단일 박테리아보다 작은 작은 입자로 청소하기가 매우 어렵습니다.

Nanoparticles with irregular shapes and coated with plastic will be introduced into an algae tank and observed to see how living cells react. Image Credit: Provided.

플라스틱으로 코팅된 불규칙한 모양의 나노 입자를 조류 탱크에 넣고 살아있는 세포가 어떻게 반응하는지 관찰합니다.

Humans and animals unintentionally could ingest nanoplastics in much of the food and drinks they consume. Researchers are investigating how that affects our health — and among them is Associate Professor Xin Yong, a Department of Mechanical Engineering faculty member at Binghamton University’s Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.

인간과 동물은 자신이 소비하는 많은 음식과 음료에서 의도치 않게 나노플라스틱을 섭취할 수 있습니다. 연구원들은 그것이 우리 건강에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 있습니다. 그 중에는 Binghamton University의 Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science의 기계 공학과 교수인 Xin Yong 부교수가 있습니다.

Recently, Yong and Assistant Professor Ke Du from the Rochester Institute of Technology received funding from the National Science Foundation’s Chemical, Bioengineering, Environmental and Transport Systems (CBET) Division to examine the effects of nanoplastics on living cells. Binghamton’s portion of the grant is $266,014.

최근 Yong과 로체스터 공과대학의 Ke Du 조교수는 국립과학재단의 CBET(Chemical, Bioengineering, Environmental and Transport Systems) 부서로부터 나노플라스틱이 살아있는 세포에 미치는 영향을 조사하기 위해 자금을 지원받았습니다. Binghamton의 보조금 부분은 $266,014입니다.

Yong and Du’s research differs from other studies because it will replicate the complex shapes that plastic particles can have as they degrade.

Yong과 Du의 연구는 플라스틱 입자가 분해되면서 가질 수 있는 복잡한 모양을 복제한다는 점에서 다른 연구와 다릅니다.

“Most of the previous studies focused on using nanometer-sized plastic spheres that are made in a laboratory to represent those particles,” Yong said. “They have the same chemical composition and surface properties as what we see outside the lab. However, the most important thing is the shape, and in the real world, the shape is not going to be regular. During natural degradation, particles can never become a very perfect sphere.”

"이전 연구의 대부분은 이러한 입자를 나타내기 위해 실험실에서 만들어진 나노미터 크기의 플라스틱 구체를 사용하는 데 중점을 두었습니다."라고 Yong은 말했습니다. “그들은 우리가 실험실 밖에서 보는 것과 동일한 화학적 조성과 표면 특성을 가지고 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 모양이며, 실제 세계에서는 모양이 규칙적이지 않을 것입니다. 자연적으로 분해되는 동안 입자는 결코 완벽한 구가 될 수 없습니다."

Because it is challenging to do the experiment with nanoparticles collected from the environment, such as a nearby stream, the team needs to create them a different way. Their proposal is to manufacture silver particles in a variety of irregular shapes and coat them with the same plastics that are breaking down after disposal. There also is a florescent component that will help to track the nanoplastics inside living cells.

주변 하천과 같이 환경에서 수집된 나노 입자로 실험을 수행하는 것이 어렵기 때문에 팀은 다른 방식으로 나노 입자를 만들어야 합니다. 그들의 제안은 다양한 불규칙한 모양의 은 입자를 제조하고 폐기 후 분해되는 동일한 플라스틱으로 코팅하는 것입니다. 살아있는 세포 내부의 나노플라스틱을 추적하는 데 도움이 되는 형광 성분도 있습니다.

Because of their irregular shape, discarded nanoplastics have edges and sharp tips,” he said. “They could easily damage cell walls as well as the membranes, which could kill the cell.”

"불규칙한 모양 때문에 폐기된 나노플라스틱은 가장자리와 날카로운 끝을 가지고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "그들은 세포벽과 세포막을 쉽게 손상시켜 세포를 죽일 수 있습니다.“

Du’s part of the project at RIT is to make the irregular particles, introduce them to microalgae and observe how the tiny organisms interact with the nanoplastics.

RIT에서 Du의 프로젝트 부분은 불규칙한 입자를 만들어 미세 조류에 도입하고 작은 유기체가 나노 플라스틱과 상호 작용하는 방식을 관찰하는 것입니다.

Of particular interest is how the cells wrap around and absorb nanoplastics through a process called endocytosis. Yong will develop computer models simulating how this might affect the cells, and he will compare those simulations with actual results.

특히 흥미로운 것은 세포가 세포내이입(endocytosis)이라는 과정을 통해 나노플라스틱을 감싸고 흡수하는 방법입니다. Yong은 이것이 세포에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델을 개발하고 이러한 시뮬레이션을 실제 결과와 비교할 것입니다.

“We start with algae because we recognize it’s a very important component of the food chain,” he said. “Plankton will eat algae, and then plankton will be eaten by small fish. It goes all the way through the food chain, so this is a starting place to understand the uptake of these nanoplastics.”

"우리는 조류가 먹이 사슬의 매우 중요한 구성 요소임을 인식하기 때문에 조류로 시작합니다."라고 그는 말했습니다. "플랑크톤은 조류를 먹고 플랑크톤은 작은 물고기가 먹습니다. 먹이 사슬 전체에 걸쳐 진행되기 때문에 이것은 이러한 나노플라스틱의 흡수를 이해하기 위한 출발점입니다.”

The two researchers have collaborated in the past, but this grant is special, Yong said: “This is the first proposal we wrote together, and we’re really fortunate and appreciative that the NSF is supporting this research.”

두 연구자는 과거에 공동연구를 했지만 이번 연구비 지원은 특별하다.

Yong은 "이것은 우리가 함께 작성한 첫 번째 제안서이며 NSF가 이 연구를 지원해줘서 정말 다행이고 감사합니다."라고 말했습니다.

One component of the grant will involve outreach to the community, particularly high school students, to increase their awareness about the potential dangers of microplastics and nanoplastics. By tapping into a hobby that has gained a wider following in recent years, they will stress to young people about how to dispose of plastics in a more environmentally friendly way.

보조금의 한 구성 요소는 지역 사회, 특히 고등학생에게 봉사 활동을 통해 미세 플라스틱 및 나노 플라스틱의 잠재적 위험에 대한 인식을 높이는 것입니다. 최근 몇 년 동안 더 많은 팬을 확보한 취미를 활용하여 젊은이들에게 보다 환경 친화적인 방법으로 플라스틱을 폐기하는 방법에 대해 강조할 것입니다.

“The plan is to create videos that introduce the issues around nanoplastics and use 3D printing as something that students can relate to, because that has become more common outside of laboratories in the past 10 years,” Yong said. “You can buy a plastic 3D printer for a few hundred dollars and do a lot of things at home. We can start the discussion about recycling the things you make and then move on to the wider global problem.”

Yong 교수는 “나노플라스틱 관련 문제를 소개하는 동영상을 제작하고 3D 프린팅을 학생들이 공감할 수 있는 소재로 활용하는 것”이라며 “이는 지난 10년 동안 연구실 밖에서도 보편화됐기 때문”이라고 말했다. “플라스틱 3D 프린터를 몇 백 달러에 사면 집에서 많은 일을 할 수 있습니다. 우리는 당신이 만드는 것들을 재활용하는 것에 대한 논의를 시작하고 더 넓은 글로벌 문제로 넘어갈 수 있습니다.”