염촉매 전기분해 공기살균기의 효능 평가 (Efficacy and Safety Evaluation of an Air Sterilizer Equipped With an Electrolytic Salt Catalyst for the Removal of Indoor Microbial Pollutants)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 34권 / 7호 / 500 ~ 508페이지
· 저자명 : 유선녕, 전호연, 김부경, 김애리, 정경일, 전계록, 안순철

초록

최근 현대인들의 다중이용시설 사용 빈도가 증가하면서 실내 공기 질, 특히 실내공기 오염원인 공기매개 전염성 세균 및 바이러스 불안에 대한 관심이 높아져 다양한 형태의 공기청정기와 공기살균기의 보급이 확산되고 있다. 따라서 공기 내 미생물을 살균할 수 있는 기술에 대한 연구 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 염촉매 전기분해 공기살균기를 개발하여 공기살균기의 항균활성과 인간 세포주(HaCaT, BEAS-2B, THP-1)에 대한 세포독성을 통한 안전성을 조사하였다. 공기살균기에서 분무되는 증기를 각각 1, 3시간 동안 분무한 결과, Staphylococcus aureus는 각각 24.01, 57.34%, Bacillus subtilis는 10.89, 57.76%, Escherichia coli는 30.79, 36.59%, Pseudomonas aeruginosa는 34.80, 49.51%, Salmonella typhimurium는 39.40, 73.98%, 진균인 Candida albicans는 36.59, 53.05%의 높은 항균활성을 보여 염촉매 전기분해 공기살균기의 살균효능이 모든 종류의 시험균주에서 시간 의존적인 항균활성을 보였다. 공기살균기의 분무액을 0.1, 0.3, 1.0%의 농도로 처리하고 세포 생존율을 측정한 결과, 1.0%의 농도에서도 BEAS-2B 세포는 93.88%, HaCaT 세포는 97.01%, THP-1 세포는 86.56%로 관찰되어 인체 정상 세포주에서는 유의적인 세포독성을 나타내지 않았다. 또한 분무액을 1.0%의 농도로 처리하고 현미경으로 관찰한 세포주의 형태학적 변화, PCR을 이용한 세포사멸관련 유전자(Bcl-2, Bax)의 발현 분석, FACS를 이용한 세포 내 ROS의 생성 변화 등에서 분무액을 처리하지 않은 대조군과 비교하였을 때 유의적인 변화가 없었다. 따라서 시험균주에 대한 항균활성, 3가지의 인간 세포주에 대한 세포독성, 세포의 형태적 변화, 유독한 반응성 산소(ROS) 생성, 세포사멸관련 유전자의 발현 등에서 유의미한 변화가 확인되지 않아 공기살균기의 살균 효능과 사용상 안전성을 확인할 수 있었다. 최종적으로 다중이용시설에서의 공기살균기의 효능을 조사하기 위하여 밀폐된 실내에서 공기살균기를 20시간 동안 가동한 후, 공기 중의 낙하균을 포집하여 배양한 결과, 총세균은 89.4%, 대장균과 진균은 100.0% 제거되는 것을 확인하였다. 결론적으로 개발된 염촉매 전기분해 공기살균기는 인체에 대한 독성이 없으면서 실내 오염원인 미생물들을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.

영어초록

Recently, there has been increasing interest in enhancing the indoor air quality, particularly in response to the growing utilization of public facilities. The focus of this study was on assessing the efficacy and safety of an air sterilizer equipped with electrolytic salt catalysts. To that end, we evaluated the antimicrobial activity of the vapor spraying from the air sterilizer and its cytotoxicity in condensed form on human cell lines (HaCaT, BEAS-2B, and THP-1). Against the test organisms, which comprised five bacterial strains (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium) and one fungal strain (Candida albicans), the air sterilizer exhibited relatively high antimicrobial activities ranging from 10.89 to 73.98% following 1 and 3 hr of vapor spraying, which were notably time-dependent. Importantly, cytotoxicity assessments on human cells indicated no significant harmful effect even at a 1.0% concentration. Comprehensive safety evaluations included morphological observations, gene expression (Bcl-2, Bax) tests, and FACS analysis of intracellular ROS levels. Consistent with previous cytotoxicity findings, these estimates demonstrated no significant changes, highlighting the air sterilizer's safety and antimicrobial activities. In a simulated 20-hr operation within an indoor environment, the air sterilizer not only showed an 89.4% removal of total bacteria but also a 100.0% removal of Escherichia sp. and fungi. This research outlines the potential of the developed electrolytic salt catalyst air sterilizer to effectively remove indoor microbial pollutants without compromising human safety, underscoring the solution that it offers for improving indoor air quality.

참고자료

· 없음