| 초록 |
□ 연구개요 본 연구는 금속기반 나노파티클이 환경에 노출되었을 때의 영향을 모니터링하기 위한 연구로 특히, 환경에 노출된 나노파티클이 식물로 이동, 분포에 관한 매카니즘을 이해하고 급격히 변화하고 있는 기후변화에 따른 환경 오염물질의 거동 및 영향을 살펴볼 수 있는 분석 방법을 제시하고 이를 이용해 환경 오염물질에 의한 영향 평가를 연구 목표로 삼고 있다. 이를 위해 본 과제에서는 기후변화에 따른 나노파티클의 식물 내 이동, 축적 형태를 모니터링하고 이에 따른 식물 내 분자생물학적 영향을 평가하는 것이 목적으로, 이를 위하여 “질량분석 장비를 바탕으로한 생체 내 나노파티클 거동 분석”, 그리고 “융합연구를 바탕으로한 식물 독성영향 평가” 연구를 3년간 진행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제에서는 1차년도에서는 “나노파티클 생체 거동평가”, 그리고 2. 3차년도에는 “식물 독성 및 생리활성 평가”로 연구주제로 설정하여 본 과제를 진행하였다. 연구에 활용된 식물작물에는 토마토, 딸기와 같은 열매 작물 뿐만이 아니라, 바질, 페퍼민트, 로즈마리와 같은 허브류 작물을 이용하여 물질의 거동 분석 및 모니터링, 독성영향평가, 식품 안전성평가 등의 연구에 이용하였다. 얻어진 결과들을 바탕으로 나노파티클이 가지고 있는 물리화학적 특성과 식물체에서 발생하는 현상을 바탕으로 매카니즘을 규명하였고, 이와 함께 식물에서의 광합성 반응에서의 영향에 중점을 맞추어 나노파티클 축적에 따른 영향을 함께 살펴보았다. 더 나아가서는 본 연구에서 진행된 LA-ICP-MS 장비를 활용한 식물체 내 나노파티클 거동연구에서의 우수성을 비교하기 위하여 CLMS, μ-XRF와 같은 장비를 이용해 비교를 통해 환경 모니터링연구에서 활용 유효성을 확인하고자 하였다. 각 연구차년에서의 세부연구목표를 “LA-ICP-MS를 이용한 생체 내 금속기반 오염물질 분석법 개발”, “기후변화에 따른 식물체 내 나노파티클 축적 및 거동 비교”, “나노파티클 축적에 따른 식물 생리활성 모니터링”, “나노파티클 노출된 식물의 식품으로의 안전성 평가”, “다중학문의 융합연구를 통한 식물체에서의 나노파티클 영향 연구”으로 나누어 연구를 진행하였고 3년간의 연구를 통해 연구목표 및 세부연구목표를 100% 달성할 수 있었다. (각 년차별 연구 내용 및 결과는 보고서 내 “연구수행내용 및 연구결과”에서 확인 요망) □ 연구개발결과의 중요성 본 연구과제에서 얻어진 연구결과는 다음의 3 토픽으로 구분해 연구 결과의 중요성을 확인 할 수 있다. (1) 생체 축적 금속기반 나노파티클 분석법 개발 LA-ICP-MS 장비가 갖는 장점을 바탕으로 기존의 타장비가 갖고 있던 ug g<sup>-1</sup>(ppm) 단위의 높은 검출한계를 pg g<sup>-1</sup>(ppt) 단위까지 낮출 수 있었고, 이미지로서 연구결과를 도출 할 수 있기 때문에 생체 내 물질 이동, 분포 등의 확인이 가능하였다. 이와 함께 LA-ICP-MS를 이용해 나노파티클과 이온형태의 오염물질의 사이즈에 따른 서로다른 거동형태를 규명할 수 있었다. 얻어진 연구결과는 추후 환경 모니터링, 환경 독성학 등의 연구에 있어 나노파티클 및 이온형태 오염물질의 거동, 독성차이의 매카니즘을 규명하고 설명하는데 중요한 데이터로서 활용될 수 있을 것으로 생각된다. (2) 기후변화에 따른 환경오염물질 거동 및 농작물 재배 영향 본 연구과제에서는 기후변화 및 오염물질 노출에 따라 식물에서 다양한 독성적 영향 뿐만이 아니라 농작물 생산량 증대, 항산화물질 농도 증가 등의 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 식물에서는 기후변화 및 오염물질 노출에 따라 식물체 자신을 보호하기 위한 면역작용이 활성화되고 이러한 과정에서 인체에 이로운 항산화 물질 및 필수 무기원소의 농도가 증가하게 되고, 더 많은 농작물 수확량을 얻을 수 있다는 매카니즘을 규명할 수 있었다. 본 과제에서의 연구결과들을 바탕으로 미래 환경에서의 농작물 재배, 생산에 있어 기후변화, 오염물질 등의 적절한 활용을 통해 식량부족과 같은 문제점을 해결할 수 있는 재배법으로의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. (3) 나노파티클 축적에 따른 식품 안전성 본 연구과제에서 진행된 연구에서는 나노파티클이 노출에 따라 생산되는 식물의 열매 및 추출액에서 나노파티클을 확인할 수 없었다. 그러나 식물 잎, 줄기, 뿌리에서는 나노파티클이 인체에 영향을 일으킬 수 있는 농도로 축적되어 있었다. 본 연구결과를 바탕으로 하였을 때 나노파티클의 열매, 추출액에서의 인체 축적 가능성을 확인할 수 없었다. 그러나 식물로의 나노파티클 축적에는 나노파티클 종류 및 물성, 재배 환경, 식물종 등의 다양한 요소가 연관되어 있기 때문에 여전히 나노파티클 위해성에 관하여 주의가 필요하다. (출처 : 연구결과 요약문 4p) |
