곤충 단백질, 박테리아 감염 차단

벼룩에 활력을 주는 단백질이 박테리아 세포를 퇴치하는 데 사용되었으며, 실험실 결과 이 ​​물질이 의료용 임플란트 감염을 예방할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 입증되었습니다.

호주 RMIT 대학 연구진이 주도한 협력 연구는 레실린 모방 단백질로 만든 항균 코팅을 사용해 박테리아가 표면에 붙는 것을 완전히 차단한 최초의 사례입니다.

연구 주저자인 나미타 로이 초우두리 교수는 이번 발견이 의료용 임플란트에서 위험한 박테리아, 특히 MRSA와 같은 항생제 내성 박테리아의 성장을 막는 스마트 표면을 만드는 목표를 달성하기 위한 중요한 단계라고 말했습니다.

그녀는 "이 연구는 이러한 코팅을 조절하여 단기적으로뿐만 아니라 장기적으로도 효과적으로 박테리아를 퇴치할 수 있는 방법을 보여줍니다."라고 말했습니다.

멸균 및 감염 관리에도 불구하고 수술 후 임플란트에서 박테리아가 종종 발견됩니다. 이는 항생제 투여가 필요한 감염으로 이어질 수 있지만, 항생제 내성이 점점 더 흔해지고 있으므로 새로운 예방 조치가 필요합니다.

초우두리는 "항생제 내성으로 인해 자가 살균 소재와 항균 표면의 간편한 제조 분야에 대한 관심이 커졌습니다."라고 말했습니다.

"따라서 우리는 감염률을 낮추기 위해 박테리아의 초기 부착과 바이오필름 형성을 완전히 방지할 수 있도록 이 표면을 설계했습니다."

초우두리는 수술 도구, 의료용 임플란트, 카테터, 상처 드레싱 등에 스프레이 코팅을 적용하는 것이 잠재적으로 가능할 수 있다고 말했습니다.

구조에 나선 레실린

곤충에서 발견되는 단백질인 레실린은 놀라운 탄력성으로 유명합니다. 벼룩은 이 단백질을 이용해 마이크로초 단위로 자신의 키의 100배 이상 뛰어오를 수 있습니다. 또한 매우 탄력적이고 생체적합성도 갖추고 있습니다.

"이러한 뛰어난 특성과 무독성 덕분에 레실린과 레실린 모방 단백질은 유연하고 내구성 있는 소재와 코팅이 필요한 다양한 응용 분야에 이상적입니다."라고 Choudhury는 말했습니다.

"이러한 응용 분야는 조직 공학, 약물 전달부터 유연한 전자 장치, 스포츠 장비에 이르기까지 다양하지만, 항균 코팅으로서의 성능에 대해 발표된 연구는 이번이 처음입니다."

연구팀은 변형된 형태의 레실린을 이용해 여러 가지 코팅 형태를 만든 다음, 실험실 조건에서 대장균과 인간 피부 세포와의 상호작용을 테스트했습니다.

이 연구에서는 코아세르베이트로 알려진 나노 물방울 형태의 변형된 단백질이 박테리아를 격퇴하는 데 100% 효과적이면서도 건강한 인간 세포와 잘 통합되는 것을 보여주었습니다. 이는 의료용 임플란트 성공에 중요한 부분입니다.

RMIT의 연구 주저자인 니살 와나싱하 박사는 나노 물방울의 높은 표면적 덕분에 박테리아와 상호작용하고 박테리아를 격퇴하는 데 특히 효과적이라고 밝혔습니다.

"코팅제가 접촉하면, 이 코팅은 정전기력을 통해 음전하를 띤 박테리아 세포막과 상호 작용하여 세포막의 무결성을 파괴하고, 세포 내용물의 누출과 결국 세포 사멸을 초래합니다."라고 그는 말했습니다.

와나싱하는 레실린 기반 코팅은 표면에 박테리아가 붙는 것을 100% 막을 수 있을 뿐만 아니라 기존 방식에 비해 여러 가지 장점도 제공한다고 말했습니다.

그는 "내성을 유발할 수 있는 항생제와 달리, 레실린 코팅으로 인한 기계적 파괴로 인해 박테리아가 내성 메커니즘을 확립하는 것을 막을 수 있다"고 말했습니다.

"한편, 레실린은 천연 유래 성분과 생체적합성을 갖춰 인체 조직에 부작용이 발생할 위험을 줄여줍니다. 또한 단백질 기반이기 때문에 은 나노입자 기반 제품보다 환경 친화적입니다."

다음 단계

공동 연구 저자인 나바 두타 교수는 레실린 모방 단백질이 자극과 환경 변화에 매우 민감하게 반응하기 때문에 많은 기능에 맞게 조절이 가능할 가능성이 있다고 말했습니다.

"이러한 초기 결과는 병원 및 기타 의료 환경에서 감염 관리를 개선하는 새로운 방법으로 매우 유망하지만, 이러한 코팅이 더 다양한 유해 박테리아에 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 더 많은 테스트가 필요합니다."라고 두타 박사는 말했습니다.

"향후 연구로는 레실린 모방체의 재조합 합성 과정에서 항균 펩타이드 세그먼트를 부착하고, 항균제 활성 범위를 확대하기 위해 추가적인 항균제를 첨가하는 것이 포함됩니다."

그는 실험실 연구에서 임상적 사용으로 전환하려면 제품의 안정성과 확장성을 보장하고, 광범위한 안전성 및 효능 시험을 실시하는 동시에 광범위한 유통을 위한 저렴한 생산 방법을 개발해야 한다고 덧붙였습니다.

이 연구는 나노스케일 생체광자학을 위한 ARC 우수 센터와 호주 핵 과학 기술 기구(ANSTO)와 협력하여 진행되었습니다.

이 팀은 ANSTO의 호주 중성자 산란 센터 시설과 RMIT 대학의 마이크로나노 연구 시설, 현미경 및 미세분석 시설을 활용했습니다.

이 연구는 호주 인도 전략 연구 기금, 호주 원자력 과학 및 공학 연구소의 대학원 연구 지원금(PGRA)의 지원을 받았으며 호주 연구 위원회의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250602154856.htm