호주 RMIT 대학 연구진은 최근 나노 질감 구조를 지닌 실리콘 기반 표면 소재를 개발했다. 표면은 육안으로 보이지 않는 초미세 나노 기둥 스파이크로 덮여 있어 바이러스의 외피를 물리적으로 뚫을 수 있어 바이러스의 감염 능력을 크게 약화시킬 수 있다. 연구원들은 이 소재가 향후 공유 공간에서 질병 전파 위험을 줄이기 위해 휴대폰 화면, 키보드, 병원 데스크탑 등 접촉이 많은 표면에 사용될 것으로 기대한다고 말합니다.

보고서는 사무실이나 병원 등 공공장소에서 바이러스 입자가 포함된 작은 비말을 흡입해 감염될 수도 있고, 문 손잡이나 조리대 등 오염된 표면과 접촉해 감염될 수도 있다고 지적했다. 재료 과학 분야의 이 새로운 개발은 극히 작은 "스파이크 구조"의 도움으로 이 문제를 완화하려고 노력하고 있습니다.

새로운 소재는 실리콘으로 만들어졌으며 반사 방지 특성을 갖고 있으며 육안으로는 검게 보입니다. 핵심은 표면에 매우 날카로운 팁이 배열된 수많은 나노기둥에 있습니다. 이러한 구조는 바이러스 입자의 지질 외막을 관통하여 바이러스가 "수축"되고 원래의 구조적 무결성을 잃을 수 있습니다. 연구에 따르면 바이러스가 이런 방식으로 파괴되면 6시간 이내에 감염성이 거의 완전히 제거됩니다.

효과를 확인하기 위해 연구팀은 비교 실험을 위해 두 개의 서로 다른 실리콘 표면에 일반적인 호흡기 바이러스인 인간 파라인플루엔자 바이러스 3형(hPIV-3)의 방울을 배치했습니다. 하나는 수백만 개의 작은 스파이크로 덮인 나노 텍스처 표면이고 다른 하나는 부드럽고 평평한 실리콘 표면이었습니다. 연구진은 최대 6시간의 관찰 기간 동안 바이러스와 다양한 표면 질감 간의 상호 작용을 추적하기 위해 고배율 현미경과 실험실 감염성 테스트 방법을 사용했습니다.

실험 결과에 따르면 이러한 미세 스파이크는 바이러스 외부의 보호 지방막을 직접 뚫을 수 있는 수많은 미세한 바늘과 같아서 바이러스 입자가 붕괴되고 구조적 안정성을 잃게 되는 것으로 나타났습니다. 반면, 매끄러운 표면에 남아 있던 바이러스는 대부분 손상되지 않고 위험한 상태로 남아 있었던 반면, 뾰족한 표면에서는 감염성 바이러스의 96%가 6시간 이내에 파괴되었습니다. 이는 이러한 기계적 "나노 스파이크" 설계가 독성 화학 물질에 의존하지 않고도 병원균을 효과적으로 비활성화할 수 있음을 보여줍니다.

연구팀은 나노텍스처 소재에 대한 기존 연구를 결합해 이 기술이 이론적으로 SARS-CoV-2, 호흡기세포융합바이러스(RSV), 라이노바이러스(RV), 인간 코로나바이러스 NL63을 포함한 다양한 바이러스에 유사한 역할을 할 것으로 기대한다고 믿고 있다. 그러나 이들 바이러스에 대해 일일이 구체적인 테스트가 실시된 적은 없습니다. 또한, 이 물질은 특정 박테리아를 억제하는 데 어느 정도 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이는 이 물질의 적용 가능성이 항바이러스 시나리오에만 국한되지 않을 수 있음을 나타냅니다.

연구진은 이번 성과가 향후 생활용품의 위생안전성을 향상시키는 데 널리 활용될 수 있는 새로운 안전소재와 표면코팅 개발의 여지를 열어줄 것으로 믿고 있다. 논문의 제1저자인 삼손 마(Samson Mah)는 미래에 사람들은 이 필름으로 덮인 휴대폰 화면, 키보드, 병원 데스크탑 및 기타 표면을 볼 수 있을 것이라고 말했습니다. 이 필름은 유해한 화학 물질을 사용하지 않고도 접촉 후 바이러스를 신속하게 비활성화할 수 있습니다. 또한, 연구팀이 개발한 금형은 롤투롤(roll-to-roll) 제조 공정에 적용할 수 있어 향후 기존 공장 설비를 활용해 항바이러스 플라스틱 필름을 대규모로 생산할 수 있을 것으로 기대된다고 지적했다.

그러나 실험실 결과를 상업적 응용으로 전환하려면 추가 최적화가 필요합니다. 연구원들은 다음 단계는 바이러스를 죽이는 물질의 효율성을 향상시키기 위해 나노텍스처 디자인을 계속해서 개선하는 것이라고 말했습니다. 마 씨는 나노기둥이 더 촘촘하게 배열되면 동일한 바이러스 입자에 동시에 더 많은 스파이크가 작용할 수 있어 바이러스 껍질이 파괴 한계까지 늘어나 파괴 효과가 더욱 강화될 수 있다고 설명했다.

이번 연구 결과는 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'지에 게재된 것으로 알려졌다.