매일 버려지는 커피 찌꺼기가 신경세포를 보호하는 의료 소재로 재탄생할 전망이다. 세포 내 활성산소를 줄이고 신경계 세포의 성장과 분화에 영향을 줄 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
고려대 구로병원은 김치경 신경과 교수 공동연구팀이 이런 내용의 연구 결과를 미국 화학회의 재료·화학·바이오 분야 국제학술지에 게재했다고 7일 밝혔다.
연구팀은 커피 찌꺼기와 시금치에서 '탄소점'(Carbon Dots)이라는 나노 크기의 입자를 만들어 특성을 비교했다. 커피 찌꺼기는 원두를 갈아 커피를 추출한 뒤 남는 가루로, 유기물과 질소·칼륨 성분이 들어 있어 퇴비·비료 등으로 재활용돼 왔다. 탄소점은 생체적합성이 높아 바이오·의료 분야에서 활용 가능성이 연구되고 있는 물질이다.
비교 결과 커피 찌꺼기에서 만든 탄소점이 시금치 탄소점보다 높은 항산화 효과를 보였다. 가장 높은 농도에서 커피 찌꺼기 탄소점의 항산화 활성은 64.39%로, 대표적인 항산화 물질인 비타민C(69.15%)에 근접했다.
연구팀은 여러 신경계 세포로 자랄 수 있는 사람의 신경전구세포에 커피 찌꺼기 탄소점을 처리한 결과, 세포 손상을 유발하는 활성산소가 감소했으며 탄소점 농도가 높아질수록 신경전구세포가 성상교세포로 자라는 경향도 강해졌다. 성상교세포는 뇌와 척수에서 신경세포를 보호하고 주변 환경을 안정적으로 유지하는 역할을 한다.
산화스트레스가 발생한 환경에서도 효과가 확인됐다. 세포에 인위적으로 산화스트레스를 유발한 뒤 커피 찌꺼기 탄소점을 함께 처리하자 성상교세포로의 분화가 다시 증가했고, 신경독성·염증 반응 관련 주요 유전자의 발현도 감소했다. 연구팀은 이 탄소점이 세포 성장과 분화에 관여하는 신호를 활성화하고, 세포 보호 단백질의 발현을 증가시키는 과정도 확인했다.
이번 연구는 고려대 구로병원 정밀재생 플랫폼의 지원을 통해 구로병원 연구진과 공주대학교 신소재공학부 연구팀이 협업하며 진행됐다. 소재공학과 임상 신경과학이 하나의 연구과제로 융합된 사례로, 원내 연구지원 체계가 학제 간 공동연구와 국제학술 성과로 이어졌다는 점에서 의미가 있다.
김치경 교수는 "커피 찌꺼기의 가능성을 확인했다는 점이 흥미로운 결과"라며 "향후 신경재생 분야로 연구를 확대할 수 있을 것"이라고 말했다. 연구에 참여한 두현명 교수도 "의료·바이오 분야에 활용할 수 있는 가능성을 찾았다는 데 의미가 있다"며 "후속 연구를 이어갈 계획"이라고 전했다.
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