방사성동위원소는 각각의 원소마다 고유한 반감기를 가지며 특정 에너지 범위의 방사선을 방출하는 특성을 지니고 있다. 디스크법은 현재 항균력 측정에 널리 사용되며, 화학적 약물 등의 항균력을 측정하는 방법으로 알려져 있다. 최근 새롭게 제작된 실험기구는 방사성동위원소를 충진할 수 있는 원통형 충진 구역을 플레이트의 중앙에 두었으며, 충진 구역에는 솜을 충진하여 액체 형태의 방사성동위원소가 고르게 분포될 수 있도록 설계되었다. 실험 결과로는 두 종류의 균 모두 방사성동위원소인 \( { }^{177} \mathrm{Lu} \)에 의해 생장이 억제되었으며, E. coli가 S. aureus보다 방사선에 대한 감수성이 더 큰 것으로 확인되었다.
<p>방사성동위원소는 각각의 원소 별로 고유의 반감기를 지니며 특정 에너지 범위의 방사선을 방출한다. 이때 방출되는 방사선의 물리적인 에너지에 의하여 세포가 파괴될 수 있으며, 이러한 특성은 암 치료 및 그와 관련된 연구에 이용되고 있다. 또한, 식품이나 여러 공산품들의 멸균 과정에도 방사선이 이용되고 있다. 따라서 방사선을 방출하는 방사성 물질에 의한 항균력을 평가하기 위한 측정 장치가 필수적으로 요구된다.</p> <p>현재 화학적 약물 등의 항균력을 측정하기 위하여 디스크법(disc method)이 널리 사용되고 있다. 이는 일반적인 화학적 약물에 의한 균의 사멸을 측정하고자 할 때 사용되는 방법으로써 유리 또는 플라스틱으로 형성된 얇은 원통형의 용기에 배지를 충전시키고 피검균을 도말한 후, 원형또는 정방형의 여과지로 이루어지는 디스크에 일정농도의 항생물질을 함유시켜 준비하고, 준비된 디스크를 배지 위에 올려두고 일정 시간이 경과한 후에 디스크의 주변부에서 발생되는 균의 사멸 반경으로부터 항생물질의 항균력을 추정 하는 과정을 거친다.</p> <p>그러나 기존의 디스크법은 방사성동위원소의 항균력 측정에 적용하기 어렵다. 한 점에 위치하고 있는 방사성동위원소는 방사선을 방출하며, 그 반경 내에 존재하는 균의 증식을 억제한다. 따라서 균과 직접적으로 접촉하지 않아도 방사성 동위원소의 항균력이 작용할 수 있다. 기존의 디스크법은 약물을 함유한 디스크를 배지 위에 올려놓고 약물을 확산시키는 방법이다. 이러한 방법으로는 방사성동위원소가 확산되게 되며, 방사선에 의해 사멸 가능한 반경을 정확하게 측정하기 어렵다. 따라서 방사성동위원소가 확산되지 않고 한 점에 머무르게 하여, 방출하는 방사선에 의하여 균이 사멸되는 정도를 평가할 수 있는 실험 기구가 필요하다.</p> <p>일반적으로 생물학적 실험에 많이 적용되는 액체 형태의 방사성동위원소의 항균력을 측정하기 위하여 기존의 플레이트를 변형하여 새로운 실험기구를 제작하였다. 새롭게 제작한 실험기구는 기존의 플레이트의 중앙부에 방사성동위원소를 충진할 수 있는 원통형의 충진 구역을 둔 형태이다. 중앙부의 충진 구역에는 솜을 충진하여, 주입되는 액체 형태의 방사성동위원소가 충진 구역 내에 고르게 분포될 수 있도록 하였다. 원통형의 충진 구역과 연결되는 플레이트 뒷면의 관통부는 고무재질의 소재로 마감하였으며, 니들 (needle)을 이용하여 주입된 방사성동위원소가 밖으로 배출 되지 않고 고정되도록 구성하였다. 새로 제작한 플레이트를 사용함으로써 방사성동위원소와 배지간에 물리적인 차단막이 형성되었으며, 이로 인해 한 점에 위치한 방사성동위원소가 방출하는 방사선에 의하여 균의 증식이 억제되는 효과를 측정하는 것이 가능하다. 이때 형성되는 충진구역에 의하여 감쇄되는 방사능량은 각 핵종별로 차폐평가를 통하여 계산 될 수 있으며 여기에서 계산된 값을 항균평가에 대입한다면 충진구역에 의하여 감쇄된 후 직접적으로 영향을 주는 방사 능량에 의한 항균효과의 측정이 가능하다.</p> <p>새로 제작된 실험기구를 사용하여 간균인 Escherichia coli와 구균인 Staphylococcus aureus에 대한 방사성동위원소 \( { }^{177} \mathrm{Lu} \)의 항균능력을 측정하였다. 플레이트에 한천배지가 함유된 Tryptic Soy (TS) media를 멸균 후 \( 15 \mathrm{ml} \)씩 충진하였다. 배지가 굳은 후 E. coli와 S. aureus를 각각 \( 10^{10} \)씩 도말하였다. 도말 후 플레이트의 뚜껑을 닫고, 후면 중앙에 위치한 주입구를 통하여 한국원자력연구원의 연구용 원자로인 하나로에서 생산한 방사성동위원소 \( { }^{177} \mathrm{Lu} \)을 1, 10, 100, 200, \( 500 \mu \mathrm{Ci} \)의 용량으로 각각의 플레이트에 주입하였다. 주입이 완료된 플레이트는 \( 37^{\circ} \mathrm{C} \)를 유지하는 배양기에서 24시간 동안 배양하였다. 24시간의 배양 후 플레이트를 꺼내서 균의 생장이 억제된 영역의 반지름을 측정하였다.</p> <p>E. coli와 S. aureus의 억제반경 반지름을 측정한 결과 \(500 \mu \mathrm{Ci} \) 의 Lu-177이 투여되었을 때 각각 \( 32,19 \mathrm{~mm} \)의 값을 나타내었다.</p> <p>두 종류의 균 모두 Lu-177에 의해서 생장이 억제되었으며, E. coli가 S. aureus보다 \( { }^{177} \mathrm{Lu} \)에 의한 방사선에 의한 감수성이 큰 것으로 확인되었다.</p> <p>방사성동위원소는 의료적으로 암을 진단하거나 치료하기 위하여 주로 이용되고 있으며, 항생제로 사용하기 위한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 그러나 방사성동위원소가 방출하는 방사선은 균을 사멸하는 효과를 확실하게 가지고 있다. 이러한 특성에 의하여 방사성동위원소는 항생제로 이용되기 적합하며, 따라서 이에 대한 연구가 필요한 현실이다.</p> <p>본 연구가 진행되기 이전에는 실험실 내에서 간단하게 방사성동위원소의 항균능력을 측정하기가 불편하였다. 하지만 이번 연구에서 새로 제작된 플레이트를 이용하여 실험실 내에서 방사성동위원소의 항균 능력을 간단하게 측정하는 것이 가능해졌다. 본 연구를 시작으로 여러 방사성동위원소의 특정 균에 대한 항균력 평가가 이루어 질 것이며, 향후 특정균에 의하여 유발되는 질병들을 극복하기 위한 연구로 발전될 수 있다.</p>