[과학] 쓰레기가 아닌 진통제로? 플라스틱 병의 새로운 '변신’

전세계적으로 매년 수억 톤의 플라스틱이 생산되며 그중 상당수는 환경을 오염시키는 ‘악성 종양’으로 남게 된다. 과학자들은 오랜 기간 플라스틱 쓰레기를 자원으로 전환하는 방법을 연구해왔는데 드디여 실험실에서는 획기적인 ‘변신 프로젝트’에 성공하였다. 페기된 플라스틱 병이 통증을 완화시키는 의약품으로 재탄생한 것이다.  

이번 연구의 주인공은 대장균이다. 평소 장내 ‘나쁜 놈’으로 여겨졌던 장내 거주자가 이번에는 ‘마법사’로 변신했다. 과학자들은 페기 플라스틱 병에서 추출한 분자를 단계적으로 가공해 흔히 쓰는 진통제인 아세트아미노펜(对乙酰氨基酚)으로 변환시키는 데 성공했다.

이 연구에서 영국 에든버러 대학의 과학자들은 이러한 플라스틱 페물을 처리하는 새로운 방식을 시도했다. 그들은 대사 공학(代谢工程)과 유기 화학을 접목시켜 세포가 마치 작은 공장처럼 내부의 복잡한 생화학적 반응을 리용해 쓸모없던 물질을 필요한 제품으로 ‘가공’하게 했다.

과학자들이 선택한 재료는 바로 PET 플라스틱이다. 바로 생수나 음료수를 담는 그 플라스틱 병이다. 그들은 먼저 화학적 방법으로 PET 플라스틱을 기본 분자들로 ‘분해’한 다음 이 분자들을 대장균 세포 내부로 전달해 ‘변신의 려정’을 시작하게 했다.

핵심이 여기에 있다! ‘로젠 재배렬(洛森重排)’이라는 화학 반응이 생체 세포 내부에서 일어날 수 있다는 점이다. 게다가 이 반응은 대장균 내부의 인산염(磷酸盐)에 의해 촉매로 완성될 수 있다. 이 반응은 중요한 질소 함유 화합물을 생성하는데 바로 이 화합물이 아세트아미노펜을 합성하는 데 있어 핵심 원료인 것이다.

놀라운 점은 일련의 생물학적 대사 과정을 거쳐 플라스틱에서 비롯된 이 분자들이 세포에 의해 ‘거부’되지 않을 뿐만 아니라 성공적으로 ‘수리’되여 약물 전구체(药物前体)로 전환되였다는 점이다. 결국 실험에서 아세트아미노펜의 수률은 무려 92%에 달했다.

이 연구의 의미는 단순히 ‘플라스틱을 약으로 바꾼 것’ 그 자체에 그치치 않는다. 이는 페기 플라스틱을 원료로 사용하여 미생물 내부에서 의약적 가치가 있는 소분자를 생산해낸 최초의 성공 사례이다. 이는 향후 자원 재활용과 친환경 제약에  ‘새로운 문’을 열어주었다.

과학자들은 다른 종류의 플라스틱도 개조될 수 있는지, 다른 박테리아도 이러한 능력을 지니고 있는지, 그리고 류사한 방법으로 더 다양한 종류의 약물을 제조할 수 있는지에 대한 탐구를 계획하고 있다.

어쩌면 언젠가 플라스틱 쓰레기는 매립할 필요가 없어질지도 모른다. 미생물의 힘을 리용해 쓰레기를 에너지, 약품, 심지어 식품으로 바꿀 수 있는 하나하나의 ‘생물 공장’이 세워질 것이다. 그리고 페기된 플라스틱 병은 쓰레기가 아니라 깨여나길 기다리는 원료 ‘씨앗’이 될 것이다.

/과학기술일보 

编辑：최화