USDA 연구원, 세탁 가능한 천연 항균 세정 물티슈 개발 : USDA ARS

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뉴올리언스, 2023년 4월 11일 — 주로 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등 합성섬유로 만들어진 대부분의 항균 물티슈는 한 번 사용 후 폐기되고 매립지에 버려져 수백 년 동안 머물 수 있으며 환경 미세플라스틱 섬유 오염의 원인이 됩니다. 그러나 미국 농무부(USDA) 농업 연구국(ARS)의 연구원들은 최근 단단하고 비다공성 표면을 청소하는 데 최소 30회 사용할 수 있는 지속 가능한 기계 세척 가능한 항균 물티슈를 개발했습니다.

개인 건강 보호에 대한 인식이 높아짐에 따라 항균 물티슈의 사용이 눈에 띄게 증가했습니다. 항균 물티슈 시장 전망 보고서에 따르면 전세계 항균 물티슈 시장은 2030년까지 216억 달러에 이를 것으로 추산됩니다.

ARS 연구진은 은 전구체가 있는 상태에서 섬유 내부에 은 나노입자를 자연적으로 생성하는 면섬유를 사용하여 항균 물티슈를 개발했습니다. 이렇게 내장된 은 나노입자는 항균제 역할을 하고 유해한 박테리아를 죽이는 은 이온을 방출할 수 있습니다.

왼쪽에서 오른쪽으로: ARS 연구원 남성현, Matthew Hillyer, Pablo Salame은 뉴올리언스의 ARS 남부 지역 연구 센터에 있는 부직포 파일럿 공장에서 니들 펀칭 공정을 사용하여 세탁 가능한 항균 면 물티슈를 생산합니다. (사진 제공: 크리스타 매디슨)

"은 나노입자는 냄새 억제, 항감염 섬유 제품 및 기타 개인 건강 제품을 생산하는 데 사용되는 인기 있는 항균제 중 하나입니다."라고 뉴올리언스 소재 ARS 면화 화학 및 활용 연구 부서의 남성현 연구원은 말했습니다.

남 대표에 따르면, 사람들은 항균 천을 수돗물에 적신 후 표면을 닦아 표면을 청소할 수 있을 것이라고 한다. 연구에서 과학자들은 물티슈가 표면에 있는 유해 박테리아인 황색포도상구균(S. aureus)과 녹농균(P. aeruginosa)을 99.9% 죽인다는 사실을 발견했습니다.

이번 연구의 기술은 여러 측면에서 유리하다. 이는 많은 양의 화학 물질과 에너지를 소비하는 면화 원사 섬유의 기존 전처리(정련 및 표백 등)를 생략합니다. 은 전구체를 제외하고는 어떠한 화학약품도 필요하지 않습니다.

처리된 면섬유 단면의 투과전자현미경 이미지: 은나노입자가 생성되어 면섬유의 1차 세포벽에 박혀있습니다. (사진=남성현)

또한 면 섬유 자체를 항균제의 운반체 역할을 하기보다는 항균제로 변형시켜 재사용이 가능하게 만듭니다. 항균 물티슈는 기존의 석유 기반 합성 섬유가 아닌 천연 면 섬유로 만들어졌습니다.

물티슈를 재사용하려면 세탁소에서 간단히 세탁하면 됩니다.

"우리는 또한 물티슈가 세탁실에서 30번 세탁한 후에도 병원균을 성공적으로 죽인다는 사실을 발견했습니다"라고 Nam은 말했습니다. "내장된 나노입자가 은 이온의 저장소 역할을 하기 때문에 물티슈는 젖거나 씻을 때마다 항균 표면을 재생합니다."

Nam은 임베딩 기술의 또 다른 중요한 이점은 나노입자 침출과 관련된 부정적인 환경 영향을 최소화하는 것이라고 말했습니다.

왼쪽에서 오른쪽으로: ARS 연구원 Matthew Hillyer, Doug Hinchliffe, Pablo Salame 및 남성현은 뉴올리언스의 ARS 남부 지역 연구 센터에 있는 부직포 시험 공장에서 수력얽힘 공정을 사용하여 세탁 가능한 항균 면 물티슈를 생산합니다. (사진 제공: 크리스타 매디슨)

Nam은 “이 물티슈는 사용 기간 전체에 걸쳐 면 섬유 내부에 내장된 나노입자에서 낮은 수준의 은 이온을 점차적으로 방출하고 나노입자를 고갈시키도록 설계되었습니다.”라고 말했습니다.

재사용 가능하고 세탁 가능한 항균 물티슈를 개발함으로써 Nam과 그녀의 동료들은 일회용 항균 물티슈 폐기로 인한 환경 폐기물을 줄이기 위한 지속 가능한 대안을 찾는 것을 목표로 하고 있습니다.