미세플라스틱이 물과 만나면 단백질과 세포를 손상시키는 활성산소를 만들어낸다는 연구 결과가 나왔다. 플라스틱은 일반적인 조건에서 화학적으로 안정적이라고 여겨져 왔지만, 미세한 입자가 되면 물과 맞닿는 표면에서 이러한 반응이 일어난다는 것이다.

미국 컬럼비아대학교와 캘리포니아대학교 버클리 등 공동연구팀은 플라스틱 6종을 비교하고, 단백질과 생쥐에서 채취한 적혈구를 이용해 그 영향을 살폈다. 이번 연구는 미세플라스틱이 건강에 악영향을 미칠 수 있는 작용 과정을 실험실에서 확인했다는 데 의미가 있다.

연구팀은 활성산소가 생기면 색이 옅어지는 염료를 이용해 미세플라스틱의 반응을 살폈다. 염료를 녹인 물에 폴리스티렌 미세입자를 넣고 계속 젓자, 10일 동안 염료가 약 90% 분해되며 색이 거의 사라졌다.

반면 미세입자를 넣지 않은 물에서는 염료의 색이 유지됐다. 이는 미세입자를 넣은 물에서 활성산소가 생성됐음을 보여주는 단서였다. 추가 분석에서도 미세입자와 물이 맞닿는 표면에서 활성산소가 만들어지는 것으로 확인됐다.

활성산소가 만들어지는 정도는 플라스틱마다 달랐다. 물을 밀어내는 성질이 강한 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 페트와 아크릴보다 강한 반응을 보였다. 컴퓨터 시뮬레이션에서는 입자 표면 주변의 물 분자 배열과 전기적 성질이 함께 작용해 활성산소가 더 쉽게 생성된다는 사실이 확인됐다. 연구팀이 계면활성제를 넣어 입자와 물이 맞닿는 표면의 성질을 바꾸자 활성산소 생성이 크게 줄었다.

이러한 반응은 단백질에도 영향을 미쳤다. 라이소자임이라는 단백질을 폴리스티렌 미세입자와 함께 두자, 입자 표면에서 단백질이 점차 뭉쳤다. 반면 활성산소를 제거하는 물질인 카페인을 실험 용액에 넣었을 때는 단백질 뭉침이 억제됐다. 연구팀은 이 결과가 미세입자 표면에서 생성된 활성산소가 단백질 구조 손상에 중요한 역할을 한다는 점을 뒷받침한다고 설명했다.

세포 손상 여부는 생쥐에서 채취한 적혈구를 이용해 살폈다. 폴리스티렌 입자와 직접 접촉한 일부 적혈구는 원래의 원반 모양을 잃고 조각난 형태로 변했다. 적혈구가 파괴되면서 내부의 헤모글로빈이 얼마나 빠져나왔는지 측정한 결과, 플라스틱 표면의 화학 반응이 활발할수록 적혈구 손상도 큰 경향을 보였다. 다만 이는 채취한 세포를 이용한 실험 결과로, 살아 있는 생쥐나 사람에게서 질병 발생을 확인한 것은 아니다.

교신저자인 컬럼비아대학교 화학과·의공학과 소속 웨이 민 연구자 등이 참여한 연구팀은 논문에서 "더 안전하고 지속 가능한 플라스틱 소재를 만들려면, 물과 플라스틱 표면의 상호작용을 고려해야 한다"라고 전했다.

이번 연구 결과(intrinsic physicochemical activity at microplastic-water interfaces: 미세플라스틱과 물의 경계면에서 나타나는 고유한 물리화학적 활성)는 2026년 10월 국제 학술지 '네이처(nature)'에 게재됐다.