연구에 따르면 실리카 입자가 화학적으로 반응하는 것으로 나타났습니다.

Jun 18, 2023

식품의약국(FDA)에서는 불활성이고 안전한 것으로 간주하여 소비하는 실리카는 주요 생체분자와 반응하여 잠재적으로 기능을 저하시키는 것으로 나타났습니다.

스탠포드 연구에서는 일반적인 식품 첨가물이자 대중적인 화장품 성분인 미네랄 실리카가 오랫동안 생각되어 왔던 것처럼 화학적으로 불활성인 물질이 아니라는 사실이 밝혀졌습니다.

화학 박사후 연구원인 Yangjie Li는 일상용품에 흔히 사용되는 실리카의 반응성에 관한 새로운 연구의 주저자입니다. (이미지 출처: Zhuoer Xie)

새로운 연구에 설명된 바와 같이, 연구원들은 티올이라는 화합물을 포함하는 생체 분자가 포함된 수용액에 상업적으로 이용 가능한 실리카 입자를 배치했습니다. 이러한 티올 함유 생체 분자는 자연과 인체에 널리 퍼져 있습니다. 예를 들어 대부분의 세포에서 발견되는 주요 항산화제인 글루타티온의 형태입니다.

실리카에 노출되면 티올 생체분자는 산화환원 화학 반응을 겪었습니다. 전자가 손실되는 이러한 반응은 분자의 기능을 저하하거나 변경하여 잠재적으로 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 글루타티온 수치가 낮으면 신체의 산화 스트레스가 증가하여 세포막에서 DNA에 이르기까지 모든 방식의 세포 구성 요소가 손상될 수 있습니다.

이번 연구 결과는 특히 일상 제품에 광범위하게 사용되는 실리카의 반응성에 대한 추가 연구의 필요성을 강조합니다.

"실리카 입자는 양성이고 불활성인 것으로 생각되지만, 우리 연구 결과는 실리카가 실제로 반응성이 있음을 나타냅니다"라고 스탠포드 인문 과학 대학 화학과의 박사후 연구원이자 이번 연구의 주요 저자인 Yangjie Li는 말했습니다. 8월 17일 Proceedings of the National Academy of Sciences에 게재되었습니다. "우리는 실리카 입자 노출이 글루타티온과 신체의 기타 중요한 화합물을 고갈시킬 수 있는지 여부에 대한 추가 조사를 권장합니다."

"우리의 발견은 실리카 입자의 지속적인 사용에 대한 경각심을 불러일으킵니다."라고 수석 저자이자 자연과학 분야의 Marguerite Blake Wilbur 교수이자 H&S의 화학 교수인 Richard Zare가 말했습니다. "실리카가 건강에 위험하다고 말하기에는 너무 이르지만, 최소한 실리카는 특히 식품에 원치 않는 화학 물질을 도입하는 잠재적인 문제를 제기합니다."

규소와 산소의 화합물의 또 다른 이름인 실리카는 무색, 무취, 무미의 물질입니다. 실리카는 잎이 많은 채소를 포함한 식품에서 자연적으로 발생하지만 제조업체는 예를 들어 수프와 커피 크리머에 고결 방지제로 작은 모래 모양의 실리카 입자를 첨가하는 경우가 많습니다. 현재 식품의약국(FDA)은 식품에 실리카 입자를 중량 기준으로 2%까지 함유하도록 허용하고 있습니다.

자연과학 분야의 Marguerite Blake Wilbur 교수인 Richard Zare가 이 논문의 수석 저자입니다. (이미지 출처: Do Pham / 스탠포드 대학)

스킨케어 제품을 포함한 화장품의 경우, 실리카는 벌크제 또는 흡수제 역할을 하거나 스크럽의 연마제로 사용됩니다. 의료 분야에서 실리카 입자는 약물 전달 및 의료 영상 목적으로도 중요한 용도로 사용됩니다. 이러한 응용 분야의 경우 실리카 입자는 의약품 및 기타 물질이 들어갈 수 있는 작은 구멍 또는 기공을 갖도록 제조됩니다.

이러한 응용 범위를 고려하여 Li와 Zare는 화학적으로 불활성인 물질로서 실리카의 정통성을 조사하려고 했습니다. Li는 일상적인 재료의 추정되는 특성을 조사한 경험이 있습니다. 박사 학위 논문 작업을 위해 Li는 오랫동안 약과 기타 중요한 물질을 안정적으로 저장하는 데 사용되었던 유리가 특정 상황에서 어떻게 촉매 역할을 하고 화학 반응을 가속화할 수 있는지 조사했습니다.

Zare는 “우리는 소위 불활성 물질이 실제로는 불활성이 아닐 수도 있다는 것을 이전에 본 적이 있습니다. "그 이야기는 실리카 입자에서도 반복될 수 있습니다."

연구를 위해 스탠포드 연구원들은 건조 분말로 판매되는 상업적으로 이용 가능한 순수 실리카 입자를 구입했습니다. Zare's의 대학원생이자 현재 West Chester University의 물리화학 교수인 Kurt Kolasinski와 함께 일하면서 Li는 세 가지 티올 함유 생체분자 중 하나를 포함하는 수용액에 실리카를 첨가했습니다. 연구된 생체분자는 시스테인(주요 아미노산), ​​앞서 언급한 항산화제 글루타티온, 페니실라민(소위 윌슨병 치료를 위한 중금속 길항제, 체내에 구리가 너무 많이 축적될 때 발생하는 질환)이었습니다.