은나노 입자가 미생물 불활성화 기작에 사용될 때, 직접적으로 세포막을 파괴하거나 은 이온이 미생물을 불활성화시키는 기작이 있다. 은나노 입자는 산화가 일어나면서 은 이온과 활성산소(ROS)를 생성하게 되고, 이는 리보솜을 변성시키거나 DNA에 결합하여 손상을 유발하는 등 미생물 불활성화에 기여한다. 또한 친수성 항생제와의 시너지 효과도 입증되고 있다.
<h1>은나노 입자의 미생물 불활성화 기작</h1> <p>은나노 입자의 미생물 불활성화 기작은 크게 두 가지 측면에서 검토되고 있는뎨, 하나는 은나노 입자가 직접적으로 미생물에 영향을 주는 작용이고, 다른 하나는 은나노 입자로부터 용해된 은 이온이 미생물을 효과적으로 불활성화 시키는 기작이다(Fig. 2).</p> <p>은나노 입자가 세포막에 직접적으로 접촉한 후에 세포막을 파괴함으로써 미생물을 불활성화시키는 기작이 일반적인 주장이다. 먼저 세포 표면에 은나노 입자가 흡착한 뒤 세포막의 기능을 방해하고, 투과되어 단백질의 기능을 저하시키거나 DNA 손상을 유발할 것으로 추측되고 있다. 다른 한편으로는 은나노 입자가 부분적으로 산화가 일어나면서 은 이온으로 될 수 있는데 이때 생성된 은 이온이 세포막에 부착될 수도 있고, 내부로 유입 되어 리보솜을 변성시켜 단백질 합성 자체에 영향을 주기도 하며, DNA에 결 합하여 손상을 유발함으로써 불활성화 시킬 수도 있다. 수용액 중의 물 분자는 은 이온에 의해 산화가 일어나면서 \( \mathrm { H } ^ { + } \)이온과 \( \mathrm { OH } \) 라디칼(Hydroxyl radicals)로 전환되기도 하며 활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS) 종류를 생성하게 되고 은 이온은 다시금 전하를 띄지 않는 \( \mathrm { Ag } ^ { 0 } \) 의 상태로 되게 된다. 또한 은나노 입자의 미생물 불활성화 성능이 산소 농도가 높아질수록 증가하고 산소 농도가 낮아질수록 불활성화 성능도 낮아짐을 볼 수 있었다. 산소의 농도에도 의존을 한다는 것을 알 수 있는데 이는 은 이온이 산소나 물 분자와의 반응을 통하여 활성 산소(ROS)를 생성하기 때문인 것으로 보인다.</p> <p>세포 외적으로는 균사의 형성을 억제, 일정 농도에서 바이오필름(biofilm)의 생성을 억제하기도 한다. 인간의 간암(hepatoma) 세포주를 대상으로 한 실험에서는 세포자살(apoptosis)의 특징을 보이기도 했다. 은나노 입자 자체는 소수성인 경우가 많다. 이에 친수성 항생제인 amoxicillin이나 다른 erythromycin, kanamycin, chloramphenicol 및 ampicillin 등에 대한 시너지 효과가 입증되고 있고 이에 대한 연구들도 계속되고 있다.</p> <h1>은나노 입자의 활용</h1> <p>은나노 입자 함유 제품들이 많이 출시되었는데, 그 활용 방법에는 여러 가지가 있다. 대표적으로는 은나노 입자를 함유하는 다양한 치환기를 지닌 컴파지트(composite)의 제법이 있다. 은나노 입자를 함유한 컴파지트 고분자는 은 이온 용액과 비슷하거나 보다 뛰어난 미생물 불활성화 효과를 나타내었다. 이런 컴파지트는 기존에 연구 되었던 은나노 입자의 성질이 그대로 반영되었기에 페인트, 실리콘, 항균 섬유 등 은나노 입자 함유 제품의 개발 및 연구에 이용되고 있다. 또한 은나노 입자를 고분자에 포함된 상태로 제조하는 방법 이외에 겉표면에 코팅함으로써 활용하는 방법도 있다(Fig. 3). 미생물의 고농도 생물막(biofilm)이 형성되는 것을 막는 기능이 알려지면서 의료기기에 적용시키기 위한 은나노 입자의 코팅 기술에 대한 연구가 발표되는 등 많은 제품들이 개발, 상업화 되고 있다. 은나노 입자의 미생물 불활성화 효과와 그 자체의 특성에 대한 다양한 연구 결과를 토대로 넓은 분야에서의 응용이 가능해 졌다. 열, 빛, 수분, 산소에 의한 산화와 미생물의 번식으로부터 보호가 가능한 음식물 포장 용기에서부터 의료기기, 정수(淨水)가 가능한 필터, 화장품 및 화상과 피부 상처 치료제에 이르기 까지 은나노 입자에 대한 적용 연구 및 개발이 끊임없이 이루어 지고 있다.</p>