연구원들이 바이러스를 죽이는 항바이러스 안면 마스크를 개발했습니다.

Jul 22, 2023

코로나19 팬데믹 기간 동안 강조된 것처럼 안면 마스크는 호흡기 비말의 확산을 줄여 바이러스 감염 위험을 낮춥니다.

FDA 대변인 오드라 해리슨(Audra Harrison)은 메디컬 뉴스 투데이(Medical News Today)와의 인터뷰에서 현재까지 국립 직업 안전 보건 연구소(NIOSH)가 승인한 N95 마스크는 "의료 인력을 위한 호흡기 보호의 표준"이라고 말했습니다.

그러나 N95를 포함한 기존 마스크는 접촉 시 바이러스를 비활성화할 수 없습니다.

착용 시간이 지남에 따라 오염 위험이 증가하므로 의료 종사자는 환자 노출 후 안면 마스크를 폐기하는 것이 좋습니다. 이로 인해 마스크 부족이 발생하고 상당한 플라스틱 폐기물이 발생할 수 있습니다.

그러나 뉴욕의 RPI(Rensselaer Polytechnic Institute) 연구원들은 N95 안면 마스크 필터에 항바이러스 및 항균 특성을 부여하는 방법을 개발했습니다. 그들은 항바이러스 특성이 있는 재료를 안면 마스크에 통합하면 감염으로부터 보호하는 능력이 향상되는 동시에 착용 시간이 길어지고 플라스틱 폐기물이 줄어드는 것을 발견했습니다.

새로운 연구는 ACS Applied Materials & Interfaces 6월호에 게재되었습니다.

이전 연구에서는 구리와 같은 바이러스를 비활성화할 수 있는 금속 나노물질을 필터 섬유에 통합하여 항바이러스 활성이 있는 안면 마스크를 만들었습니다.

하지만 연구진은 금속 나노물질이 마스크 필터에서 분리돼 흡입돼 독성을 유발할 수 있다는 점을 우려했다.

순 양전하를 갖는 장쇄 분자인 폴리양이온(Polycation)은 표면에 항바이러스 활성을 부여하기 위해 금속 나노물질 대신 사용될 수 있습니다. 이전 연구에서는 접촉 시 세포막을 파괴하여 박테리아와 바이러스를 죽이는 폴리양이온의 능력을 문서화했습니다.

Rensselaer의 화학 및 생물 공학 조교수이자 새로운 안면 마스크 연구의 공동 저자인 Helen Zha 박사는 보도 자료에서 그녀와 그녀의 연구팀이 개발한 폴리양이온 기반 방법을 설명했습니다. 이 방법은 N95 마스크의 여과재로 흔히 사용되는 폴리프로필렌 직물에 항균 특성을 부여합니다.

"우리가 개발한 프로세스는 매우 간단한 화학을 사용하여 [N95 마스크 필터 재료 위에] 바이러스와 박테리아의 외부 층을 파괴하여 죽일 수 있는 비침출 폴리머 코팅을 생성합니다."

– 헬렌 자 박사

Zha 박사 팀은 접목 과정을 추진하기 위해 자외선(UV)을 사용하여 폴리프로필렌 섬유 표면에 4차 암모늄 중합체(다가양이온)를 적용했습니다. 생성된 초박형 폴리머 코팅은 필터의 통기성이나 섬유 구조를 크게 변경하지 않고도 필터에 영구적인 양전하를 부여합니다.

연구자들은 폴리머로 코팅된 폴리프로필렌이 접촉 시 지질로 둘러싸인 여러 바이러스뿐만 아니라 황색포도상구균과 대장균 박테리아를 비활성화할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

폴리머 코팅 폴리프로필렌의 항바이러스 활성은 다양한 바이러스를 사용하여 테스트되었습니다. 여기에는 인간 코로나바이러스 SARS-CoV-2와 유사한 마우스 코로나바이러스, 인간 코로나바이러스, 수형 헤르페스바이러스(가상광견병 바이러스라고도 함)가 포함됩니다. 코팅된 필터와 접촉한 후 감염성 바이러스 단위의 수는 감소했지만 항바이러스 활성은 바이러스 균주 및 감염성 바이러스 정량 방법에 따라 크게 달랐습니다.

이전 연구에서 설명한 항균 메커니즘을 기반으로 연구자들은 양전하를 띤 폴리프로필렌이 접촉 시 세포막을 파괴하여 바이러스와 박테리아를 죽이는 것으로 믿고 있습니다.

연구진은 항균 폴리머 코팅을 적용한 후 N95 필터의 여과 효율이 감소한다는 점에 주목했습니다.

하지만 이 문제는 폴리머 코팅 마스크 아래에 변경되지 않은 N95 마스크를 착용하면 해결할 수 있습니다.

앞으로 마스크 제조업체는 N95 마스크의 외부 레이어에 항균 폴리머를 사용할 수 있습니다.