▲ 부산대 연구진 : 이은희 교수, 장윤수 씨(박사과정)  © 배종태 기자

[브레이크뉴스=배종태 기자] 부산대학교 연구진이 200nm 이하 초미세플라스틱을 현장에서 10분 만에 검출할 수 있는 휴대용 센서를 개발했다. 고가 장비와 복잡한 절차에 의존했던 기존 분석법을 극복한 이번 기술은 환경과 건강 문제 대응에 새로운 전환점이 될 전망이다.

배경 및 필요성

초미세플라스틱은 머리카락 굵기의 수만 분의 1 크기인 1㎛ 이하의 미세한 플라스틱 입자로, 강과 바다뿐 아니라 생수, 정수기 물 등 일상 음용수에서도 다수 검출된다. 크기가 너무 작아 육안 식별이 어렵고 체내에서 쉽게 배출되지 않아 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 기존 분석법은 고가 장비와 긴 분석 시간이 필요해 즉시 현장 검출이 불가했다.

연구개발 내용

부산대 미생물학과 이은희 교수 연구팀은 형광 기반 측방유동분석법(LFA)을 활용해 폴리스타이렌(PS), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC) 등 5종의 초미세플라스틱을 9.3~163.9㎍/ℓ 농도에서 단 10분만에 검출하는 기술을 개발했다. 이 기술은 1-pyrenebutyric acid N-hydroxysuccinimidyl ester라는 형광물질과 polyethyleneimine 고분자를 이용해 초미세플라스틱 표면에 강하게 결합하도록 설계됐다.

현장 적용 및 효과

개발된 센서는 강물, 바닷물, 생수, 정수기 물, 차, 탄산수 등 다양한 실생활 음용수 환경에서도 신뢰성 있게 작동했다. 연구팀은 휴대용 형광 이미징 장치까지 제작해 현장에서 즉시 검출 결과를 촬영·분석하는 실시간 모니터링도 가능함을 확인했다.

▲ 연구 이미지/부산대

의의 및 전망

이번 연구는 고가 실험실 장비에 의존하던 기존 방식을 대체하는 저비용·고효율 현장 검출법을 제시해 환경 모니터링, 수질관리, 식품안전 등 여러 분야에 활용될 것으로 기대된다. 연구책임자 이은희 교수는 “누구나 쉽게 쓸 수 있어 초미세플라스틱 오염 문제 해결에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

게재 정보

이 연구 결과는 권위 있는 국제학술지 『Journal of Hazardous Materials』 지난 5일자에 "A field-deployable lateral flow assay for rapid and sensitive detection of nanoplastics"라는 제목으로 게재됐다.

[Here is the English translation of the article] Pusan National University Develops Portable Sensor for Rapid On-Site Detection of Invisible Nanoplastics

Pusan National University research team has created a portable sensor capable of detecting ultrafine nanoplastics invisible to the naked eye in just 10 minutes on-site. This innovation overcomes the limitations of existing costly and complex methods, offering a breakthrough for addressing environmental and health issues.

Ultrafine nanoplastics, smaller than 1 micrometer and even down to 200 nanometers, are microscopic plastic fragments found in rivers, oceans, and everyday drinking water such as tap water, filtered water, and bottled water. Prior studies have revealed millions of such particles in a single 500 ml bottle of water. These tiny plastics are difficult to detect visually and pose health risks because they easily enter and accumulate in the human body. Current detection methods rely on expensive equipment and complex procedures, making immediate on-site detection impractical.

New Detection Technology

The research team, led by Professor Eunhee Lee from the Department of Microbiology at Pusan National University, employed a fluorescence-based lateral flow assay (LFA) using fluorescent substances (1-pyrenebutyric acid N-hydroxysuccinimidyl ester) and polymers (polyethyleneimine) that strongly bind to nanoplastics. This allows rapid, sensitive detection of major nanoplastics such as polystyrene (PS), low-density polyethylene (LDPE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), and polyvinyl chloride (PVC) at levels as low as 9.3 to 163.9 micrograms per liter in about 10 minutes.

Practical Application

The sensor was tested successfully in various water sources including river water, seawater, bottled water, filtered water, tea, and carbonated water. To facilitate immediate result capturing and analysis, the team also developed a portable fluorescence imaging device enabling real-time on-site monitoring.

Impact and Future Prospects

This research provides an affordable, efficient field detection method breaking away from lab-dependent analysis, with potential applications spanning environmental monitoring, water quality management, and food safety. Professor Lee emphasized that this technology will make nanoplastic detection accessible to anyone, contributing significantly to resolving environmental pollution challenges.

Publication

The study was published on October 5 in the internationally renowned journal Journal of Hazardous Materials under the title "A field-deployable lateral flow assay for rapid and sensitive detection of nanoplastics."