농식품·바이오·의학분과 · 신영오
현재 인류는 사르스-코로나-2(COVID-19) 바이러스 유행으로 큰 보건 및 사회경제적 피해를 받고 있다. 바이러스는 지구에서 생존하는 모든 종의 생물을 감염시켜서 질병을 유발하고 생태계를 파괴한다. 따라서 바이러스를 효율적으로 불활성화시키는 기술은 사람 전염병 예방은 물론 물고기를 비롯한 동물병의 예방과 농작물 피해 감소를 위하여 매우 중요하다. 인류는 바이러스로 인한 피해를 낮추기 위하여 재래의 화학 살균제 방법을 대체 혹은 보완하는 새로운 기술을 개발하여 사용하고자 한다.
이러한 방법의 하나로써 근래에 저온 대기 플라스마(cold temperature plasma, CAP)가 부각되고 있다. CAP는 외각 전자를 소실한 이온과 전자 등이 혼합되어 이뤄지는 중성 상태로서 고체, 액체 및 기체에 이어서 제4의 물질로도 불린다. 이들 복합구성체 중에서 UV 방출과 반응성 산소 및 질소 종(reactive oxygen and/ or nitrogen species, RONS)이 바이러스의 핵산, 단백질 및 지질 등을 산화하여 바이러스의 감염성을 불활성화한다. 즉 CAP의 복합 구성체에서 UV와 RONS의 종류와 밀도 등 특성에 의하여 바이러스의 불활성화가 결정된다.
CAP를 생성하는 방법에는 전기유전체 장벽 방전 (dielectric discharge, DBD)과 플라스마 <마이크로> 제트(plasmajets) 등이 있다<그림 1>. 가스 상태의 플라스마 이외에 NO 등 플라스마 활성화 물들이 바이러스의 불활성화 등에 사용된다. CAP는 재래의 화학 살균제와 비교하여 여러 장점을 갖고 있다. 많은 경우 효율적으로 바이러스를 불활성화시키며 냄새와 독성이 낮고 환경 오염 유발 정도가 낮다. 플라스마 활성화 물은 세포 주(株)를 사용한 시험관 시험에서 기존 항-바이러스제와 같은 정도의 효능이 증명되고 있다. 현재 전체 암의 약 30%가 바이러스에 기인함을 감안할 때, 플라스마 활성화 물은 바이러스 기인 암의 예방 및 감소에도 활용될 가능성을 보인다.
CAP를 새로운 바이러스 살균제와 치료제로써 개발하고 이를 성공적으로 사용하기 위해서는 몇 가지 당면 과제를 해결해야 한다. 우선, 신뢰성 있는 플라스마 및 바이러스 전문가에 의하여 정확한 시험이 수행되어야 한다. CAP를 처리한 다음 수행되는 바이러스 측정과 CAP의 지표 시험은 높은 전문성을 요구하기 때문이다. 두 시험 모두 복잡한 상이한 실험 조건에서 실험하는 특성이 있어서 실험 방법, 결과 판독 등에 전문성이 요구된다. 치료를 목표로 한 제품의 경우, 모두 최적합 효능(efficacy) 지표를 찾아야 한다. 이를 위하여 제품 관련 효능 및 안전성에 대한 기준이 제정되어야 할 것이다. 이러한 제도의 수립을 통하여 더욱 우수하고 안전한 제품이 확보될 것으로 생각한다.
CAP 기술은 인류에게 큰 피해를 주는 바이러스의 불활성화뿐만이 아니라 보건 및 환경 분야에서 다양하게 이용될 전망이다. 예를 들면 현재 축산 농가에서 가장 문제가 되는 냄새 제거, 식품의 장기 보존 등 여러 분야에 플라스마 제품이 활용될 수 있다.
국내의 CAP 관련 연구 및 제품 개발은 매우 활발하게 이루어지고 있으며 우리나라는 이 분야 연구 및 제품 개발에서 선진국 수준이다. 특히 광운대학교 플라스마 바이오 과학 연구 센터(PBRC)는 CAP 제품의 국제 규격 제정 등을 주관하는 등 플라스마 연구와 제품 개발을 선도하고 있다. 이러한 노력이 성공하기 위해서는 CAP와 바이러스 분야 전문가 사이의 긴밀한 협력이 요구된다. 또한 관련 기준(standard)의 조속한 제정을 위해서는 관계 당국과의 긴밀한 협력이 필요하다.