의류, 플라스틱 패키징 또는 자동차용 타이어 등이 분해되면서 발생하는 미세플라스틱(microplastics)은 환경에 유해한 영향을 미치고 있는 것이 현실이다.

게다가 미세플라스틱은 일부 화장품과 클렌저, 기타 각종 뷰티제품에도 사용되고 있는 형편이다.

이와 관련, 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구팀이 현재 각종 화장품에 사용되고 있는 미세플라스틱을 대체할 수 있는 생분해성 물질을 개발해 주목되고 있다.

이 중합체(polymers)는 무해한 당(糖)과 아미노산으로 분해된다는 것이 연구팀의 설명이다.

연구를 총괄한 MIT 부속 코크 통합암연구소(KIICR)의 애나 자클레넥 교수는 “미세플라스틱 문제를 완화할 수 있는 한가지 방법을 오염을 제거하는 데서 찾을 수 있겠지만, 우리는 미세플라스틱이 원천적으로 만들어지지 않도록 하는 데 초점을 맞추고자 했다”고 말했다.

자클레넥 교수 연구팀은 일차적으로 이 생분해성 물질이 비타민A와 같이 캡슐로 포장한 영양물질로 사용될 수 있을 것임을 입증했다.

자클레넥 교수 연구팀은 이 같은 연구결과를 과학 학술지 ‘네이처 화학공학’誌(Nature Chemical Engineering)에 지난 6일 “클렌징 제품과 강화식품용 분해성 폴리(베타-아미노 에스테르) 미세입자” 제목으로 게재했다.

코트 통합암연구소에서 연구활동을 진행하고 있는 자클레넥 교수는 지난 2019년 같은 연구소의 로버트 랭거 교수 등과 함께 한 중합체 물질(polymer material)이 비타민A를 비롯한 각종 영양물질을 캡슐화하는 데 사용될 수 있을 것임을 입증한 바 있다.

이와 함께 철분 캡슐을 사용한 강화(fortified) 밀가루로 만든 빵을 섭취한 사람들에게서 체내의 철분 수치가 향상되었음을 입증하기도 했다.

하지만 ‘BMC’로 알려진 이 중합체는 비분해성 중합체라는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 연구비를 지원했던 빌‧멜린다 게이츠 재단은 자클레넥 교수 연구팀이 좀 더 환경친화적인 대체물질을 개발할 것을 요청해 왔다.

그 후 자클레넥 교수 연구팀은 베타-아미노 에스테르로 알려진 앞서 개발했던 유형의 중합체에 다시 주목했다.

이 중합체는 유전자 전달 뿐 아니라 기타 의료용도로 사용될 수 있는 것으로 입증되었던 것이다.

생분해성 특성을 나타내는 데다 당(糖)과 아미노산으로 분해되는 것으로 나타났기 때문.

연구팀은 이 중합체의 조성을 변경해 소수성(疏水性: 물과 결합하지 않는 성질), 금속 강도, 수소이온농도(pH) 민감성 중합체 등의 특성을 조정할 수 있었다.

뒤이어 5가지 후보물질을 만든 연구팀은 위(胃) 내부와 같은 산성(酸性) 환경에 노출되었을 때 쉽사리 용해되어 미세플라스틱 용도로 최적이라 사료되는 후보물질들을 선택했다.

연구를 진행한 결과 이 물질들은 비타민A, D, E 및 C와 아연, 철분 등을 캡슐화하는 데 유용하게 사용될 수 있는 것으로 입증됐다.

특히 이 물질들은 열(熱)과 빛에 민감하게 반응해 분해될 수 있는 것으로 나타났지만, 겉면을 둘러싸면 끊는 물 속에서도 2시간 동안 내성을 유지함을 알아낼 수 있었다.

또한 6개월 동안 고온다습한 환경에서 보관했을 때 캡슐화한 비타민의 절반 이상이 손상되지 않았음을 확인해 각종 강화식품(fortifying food)에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 입증됐다.

그리고 마침내 연구팀은 이 물질들을 시험관에서 배양한 사람의 장내(腸內) 세포들에 노출시켜 안전성을 검사하기 위한 연구를 진행했다.

그 결과 이 물질들은 사람의 세포를 손상시키지 않은 것으로 관찰됐다.

이에 연구팀은 이 물질들이 화장품과 클렌저 등에 빈도높게 사용되고 있는 미세플라스틱을 대체할 수 있을 것인지 검증하고자 비누거품과 혼합했다.

연구팀은 이를 통해 이 물질들과 비누거품의 혼합물이 피부에 도포한 방수 아이라이너 등을 제거하는 데 나타낸 효과가 비누만 사용했을 때보다 크게 상회했음을 알아낼 수 있었다.

마찬가지로 이 혼합물은 폴리에틸렌 미세플라스틱이 포함된 클렌저보다 효과적이었고, 중금속과 같은 독성물질을 흡수하는 데도 우수한 효과를 나타냈다는 사실을 발견할 수 있었다.

현재 연구팀은 에스티 로더의 지원을 받아 이 미세플라스틱 대체물질이 각종 화장품에 유용하게 사용될 수 있을 것인지 입증하기 위한 연구를 진행 중이다.

연구팀은 연내에 소규모 임상시험에 착수할 예정인 가운데 FDA로부터 GRAS(일반적으로 안전하다고 사료되는) 인증을 취득하기 위한 안전성 자료를 수집하고 있다.

이와 별도로 각종 강화식품에 이 물질들을 적용한 임상시험 또한 계획 중이다.

연구팀은 이번 연구가 각종 뷰티‧건강제품들에 포함되어 사용된 후 배출되는 미세플라스틱의 양을 크게 줄이는 데 도움이 되었으면 한다는 바람을 드러내 보였다.

자클레넥 교수는 “각종 중합체들이 대단히 유용하고 필수적인 데다 우리의 일상생활 속에서 셀 수 없을 만큼 다양한 용도로 사용되고 있지만, 분명한 단점 또한 동반하고 있다”면서 “이번 연구가 그 같이 부정적인 측면을 크게 감소시키는 데 도움이 되었으면 하는 바람”이라고 말했다.

자클레넥 교수 연구팀의 연구는 빌‧멜린다 게이츠 재단과 미국 국립과학재단(NSF)의 연구비 지원으로 진행 중이다.