Combination effect of ultrafine nano-particulate matters on the pulmonary inflammation and development of infectious diseases

연구목표

초미세먼지 구성 나노입자 중 대표적인 3종 나노입자(카본블랙, 니켈산화물, 구리산화물)의 복합 노출이 호흡기 염증과 감염성 호흡기 질환에 미치는 영향 연구

연구내용

1차년도물질 선정 및 특성 분석시험 대상 나노물질의 선정: 국립환경과학원에서 제공되는 국내 초미세먼지의 금속 원소의 연 평균 농도 비교표를 기준으로 고농도로 검출되는 금속 2종(NiO, CuO)과 카본블랙(CB)을 선정함.물리화학적 특성 분석: 모양, 크기, 수화 크기, 이온화도, 표면전하, 표면면적, 내독소.랫드의 호흡기 투여와 염증의 분석랫드에 투여를 위한 나노물질의 분산방법 확립: 혈청 단백질을 이용한 분산법 적용.복합노출에 대한 입자 간 상호 반응 연구를 위한 농도 설정 기준: 세부 실험방법을 참고. 기관지내 삽입법(intratracheal instillation)을 이용한 나노물질의 투여- 투여군 설정: CuO, NiO, CB, CuO+NiO, CuO+CB, NiO+CB, CuO+NiO+CB.염증의 분석 방법: 폐세척액 분석, 조직병리학적 분석 등을 수행.세포주를 이용한 나노입자 상호작용 스크리닝 방법 개발 - THP-1 대식세포와 A549세포에 동물실험에 사용하였던 나노물질 3종에 대하여 세포독성 관점에서 나노입자 상호 작용이 in vivo를 예측할 수 있는지 등을 연구함. - Air Liquid Interface 노출 방법을 통한 나노입자 상호작용 스크리닝 방법 개발2차년도랫드 시간차 투여를 이용한 나노물질의 세포내 유입량의 차이 및 염증의 비교(in vivo 연구) - 복합노출에 의한 나노입자 상호 관계의 발생은 나노물질이 세포내로 유입되는 용량의 차이에 의한 것이라는 가설을 바탕으로 나노물질을 4시간의 시간차를 두고 연속 투여하는 실험을 수행함. - 폐포 대식세포 내에 함입된 나노물질의 정량적 비교를 폐세척액으로부터 폐포 대식세포를 순수 분리하여 ICP-MS를 수행함.시간차(4시간) 노출을 이용한 나노물질의 THP-1 대식세포내 유입의 차이와 독성의 관련성 규명(ICP-MS를 이용하여 정량하여 상관성 분석을 수행)나노물질의 복합노출과 호흡기 병원체 증식 또는 사멸에 미치는 영향 규명 - Air Liquid Interface 노출 방법을 적용한 나노물질의 상호반응에 대한 기전 연구(ROS 및 염증성 사이토카인 유도영향에 기인한 EGFR 시스템의 영향을 평가). - 폐세포와 Streptococcus pneumoniae 모델을 이용하여 나노입자의 흡입노출에 의한 폐 세포독성과 면역반응, 그리고 폐렴균의 폐 세포집착에 대한 나노입자의 효과 연구.

기대효과

초미세먼지 성분 나노물질에 대한 인체 위해성 평가 및 실시간 예보 시스템 등에 활용 가능초미세먼지 성분 나노물질의 상호 작용에 관한 정보는 나노의학과 나노독성 분야에 매우 중요한 자료로 활용 가능