이 개요서에서는 앞선 사고가 필요한 R&D 리더를 위해 비료 생산과 농업의 탄소 영향력을 줄일 수 있는 최신 접근법과 혁신 기술을 소개합니다. 해당 팀이 새로운 접근법을 파악하는 데 필요한 중요 정보와 새로운 트렌드, 중대한 발전 사항, 이 신흥 시장의 새로운 혁신 기술도 안내합니다.

미국의 경우 매일 약 5백만 톤의 위험 물질이 선적되고 있습니다. 따라서 통계적으로는 화학 물질 유출 건수가 많지 않지만 그에 따른 영향은 막대합니다. 이스트 팔레스타인을 비롯한 여러 지역에서 일어난 최근의 유출 사례를 볼 때 응급 구조요원, 운송업체, 정부 기관이 유출 후 현장을 정화시켜야 한다는 사실을 알 수 있습니다. 이 기사에서는 과학 문헌을 통해 염화 비닐의 토대가 되는 과학, 다이옥신의 영향, 가능한 정화 방법을 자세히 알아봅니다.

앞으로의 위험 물질 운반 방법을 알아보는 데 있어 사고 발생 자체를 막을 수는 없지만 보다 정확한 추적, 대응, 결과를 위한 의사 결정에 도움이 될 수 있는 정보는 무엇일까요?

염화 비닐은 어떻게 암을 발생시키나요?

이스트 팔레스타인의 화재는 통제되었으나 여전히 엄청난 양의 염화 비닐이 토양, 물, 공기 등 주변 환경으로 유출되었습니다. 염화 비닐은 건축, 전자 제품, 포장재 등 다양한 산업에서 널리 사용되는 화학 물질입니다. 그런데 염화 비닐은 대표적인 독성을 가진 발암 물질이기도 합니다.

섭취, 호흡 또는 피부 접촉을 통해 염화 비닐에 노출되면 염화 비닐이 혈류로 흡수되어 간으로 운반됩니다. 간에 도착한 염화 비닐이 효소 시토크롬 P450의 대사 과정을 거치면 클로로에틸렌 옥사이드라는 고반응성 중간 물질이 생성됩니다(그림 1). 이 분자를 구성하는 에폭시드기(빨간색으로 표시)는 DNA의 염기(예: 구아닌)에 쉽게 결합되어 DNA 부가물이 형성됩니다. 이 부가물은 DNA 돌연변이를 유발할 가능성이 있으며, 이 돌연변이는 암으로 이어질 수 있습니다.

염화 비닐 오염을 정화할 수 있는 방법이 있나요?

염화 비닐은 환경 내 반감기가 짧습니다. 지면 증발 시 0.2-0.5일, 수분 증발 시 0.8시간이며 대기 증발 시에는 기상 반응에 따른 저하로 1.5일입니다. 따라서 염화 비닐은 다이옥신과 같은 장기적인 오염원보다는 환경에서 정화 방법을 오래 유지해야 할 필요성이 적습니다. 정화 방법은 물리적 방식, 화학적 방식 모두 다양하지만 염화 비닐에 지속적으로 노출되는 사람에게만 적용될 수 있습니다.

다이옥신이란 무엇인가요? 위험 물질인가요?

다이옥신은 2,3,7,8-테트라클로로다이벤조-p-다이옥신을 비롯하여 염화 비닐 연소 부산물로 생성되는 기타 다양한 다이옥신 유사 화합물로 구성되는 환경 오염원입니다. EPA가 다이옥신 수준을 테스트한 자료는 없지만 다이옥신이 잔류성 물질이고 인체 노출의 90%가 식품을 통해 이루어진다는 점에서 많은 전문가가 우려를 나타내고 있습니다.

다이옥신은 독성이 크며 전사 인자를 모방하거나 활성화하여 유전자 발현 과정에 오류를 일으킬 수 있으며 결과적으로 많은 생리 기능을 방해할 수 있습니다. 또한 에스트로겐, 안드로겐, 갑상선 호르몬과 같은 많은 호르몬을 교란시켜 생식, 발달 및 면역 체계에 이상을 일으킬 수 있습니다.

다이옥신을 정화할 수 있는 방법이 있나요?

다이옥신 제거와 관련된 CAS Content Collection™의 특허 동향을 검토한 결과, 몇 가지 주요 추세를 파악했습니다. 열분해와 분해 촉매는 대표적인 다이옥신 제거 방법으로, 많은 특허가 공기 또는 석탄회에서의 다이옥신 제거를 주요 내용으로 다루고 있습니다. 토양에서 다이옥신을 제거하는 연구는 아직 많지 많습니다. Fu 등 여러 전문가들은 유기 오염 토양의 열탈착 과정에서 다이옥신 방출을 통제하기 위한 효과적인 촉매 흡수 물질로, 수정된 활성탄(V5-Mo5-Ti)을 사용하는 방법을 논의했습니다.

이 분야의 대표적인 기업 중 하나인 Mitsubishi Heavy Industries는 2000년부터 2003년까지 90건이 넘는 특허를 출원했으며(그림 2) 지난 5년간 중국 기업들 또한 두각을 나타내고 있습니다(그림 3). 이들 특허 문서에서는 열분해, 연도 가스, 소각로 연도 가스, 분해 촉매제와 같은 개념을 자주 다루고 있습니다. Mitsubishi Heavy Industries가 출원한 특허 JP2006239484는 레이저 광촉매 작용으로 입자의 할로겐화물을 분해하여 다이옥신 생성을 제한하는 장치를 청구항에 게재했습니다. 특허 CN115708995에서는 다이옥신 분해 촉매로 연도 가스에서 다이옥신을 제거하는 장치를 다루었습니다.

데이터의 역할

이러한 사고가 발생한 직후에는 일반적으로 물리적 과제 또는 결점에 관심이 집중되지만 고려해야 할 또 다른 주요 요인은 바로 정보입니다. 응급 구조요원과 대응 기관은 안전 프로토콜과 취급 지침에 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. 또한 화학 물질을 운반하는 업체가 모든 위험 물질을 올바르게 추적할 수 있어야 합니다. 데이터를 통합하고 공급망 전체에서 정확성과 효율성을 높이는 솔루션의 가치가 점점 더 커지고 있습니다. Rinchem은 전 세계에서 가장 복잡한 공급망을 관리하는 기업 중 하나로, 매년 40억 건이 넘는 화학 물질 운반을 안전하게 처리하고 있으며 CAS RNTM Number를 활용하여 소스 간 화학 데이터를 정확하게 통합하는 대표적인 조직입니다.

향후 전망

제한, 정책 등 사고 예방을 위한 방법은 다양하지만 앞으로는 정화 방법과 함께 건강 문제와 환경 문제를 효과적으로 최소화하는 방법에 대한 논의가 필요합니다. 과학 연구와 간행물 작업이 활발하게 이어지고 있지만 자료의 접근성과 유해 화학 물질에 대한 추적성 또한 고려해야 합니다. 마지막으로, 소방 인력과 위험 물질 프로토콜에 대한 교육이 부족한 상황에서 유출된 화학 물질을 정확하게 식별하고 올바른 안전 프로토콜에 대한 정보를 얻을 수 있어야 합니다. 향후 누출 사고에 대비하는 것만이 불가피한 상황에 따른 영향을 최소화할 수 있는 방법입니다.

엑소좀은 암에서 심혈관 질환, 조직 재생에 이르는 다양한 질병에서 환자 치료 방법을 재구성하는 주요 동력으로 부상했으며 무궁무진한 기회를 제시합니다. 2023년 3월 9일, Mayo Clinic, Direct Biologics(ExoFlo 제조사), Aruna Bio의 전문가들이 CAS가 주관하는 웨비나에 참석했습니다.

엑소좀은 흔히 자연의 지질 나노입자로 불리며 선천적 안정성, 낮은 면역원성, 생체 적합성, 탁월한 조직 또는 세포 침투능 같은 고유한 성질로 나노입자보다 큰 장점을 갖고 있습니다. 최근 Insight 보고서에서 엑소좀이 미래의 약물 전달, 진단 및 치료 환경을 새롭게 바꾸고 있는 이유를 자세히 알아보십시오. 

웨비나 주요 내용

이 논의를 위한 무대를 마련하기 위해 Janet이 새롭게 떠오르는 이 과학 분야의 동향에 대한 견해를 제공했습니다. 간행물과 IP 트렌드에도 엑소좀 언급이 증가하는 가운데, 보다 광범위한 배포를 위해서는 분리 및 정제에 대한 중대한 과제를 해결해야 합니다. 임상 및 임상 전 환경에 대한 심층적인 분석 결과 대표 주자와 그 기술, 엑소좀의 미래를 위한 중점 치료 영역이 파악되었습니다.

Behfar 박사는 먼저 심장 치료 분야의 엑소좀 활용과 자신의 임상 성과를 설명했습니다. 그는 병원과 Mayo Clinic에서 상처 치유, 심근 경색, 여성 건강과 같은 분야의 재생에 활용하기 위해 정제된 엑소좀 제품(PEP)에 대한 연구가 어떻게 진행되고 있는지 심도 깊게 설명했습니다. 또한 산화 스트레스와 염증을 줄이는 PEP 메커니즘과 항산화 효소 함량을 설명했습니다.

Mosely 박사는 광범위한 생물학적 프로세스를 비롯한 엑소좀 복잡성에 대한 자세한 설명으로 프레젠테이션을 시작했습니다. 또한 엑소좀 제품인 ExoFlo의 광범위한 약물 파이프라인과 급성 호흡곤란 증후군(ARDS), 골관절염과 같은 다양한 질병 치료를 위한 용례를 함께 설명했습니다. 마지막으로, ExoFlo가 염증 단백질 감소, 면역 세포군 증가와 함께 ARDS 치료에 있어 어떻게 많은 유망한 결과를 가져왔는지 이야기했습니다.

Stice 박사는 엑소좀 정제 및 농축의 복잡성과 엑소좀 임상 물질 확대를 위한 cGMP 시설의 중요성을 강조하는 것으로 프레젠테이션을 시작했습니다. 다음으로 혈액-뇌 장벽(BBB)을 통과하는 치료법의 어려움과 신경 유도 엑소좀 AB126의 치료 용도를 세부적으로 설명했습니다. AB126은 중추 신경계에 대한 자연 친화성과 함께 뇌경색 발병 후 뇌 조직 보존과 복구가 가능한 높은 BBB 투과성을 갖고 있습니다. 끝으로, AB126을 사용하여 어떻게 siRNA와 같은 다양한 물질을 뇌로 운반할 수 있는지 설명했습니다.

웨비나를 마치면서 참석자들은 지질 나노 입자와 엑소좀 비교부터 엑소좀 분리, 정제 및 특성화와 같은 보다 복잡한 문제까지 다양한 질문을 했습니다. 미충족 수요가 높은 약물 전달 및 질병 치료에 있어 엑소좀의 유망한 가능성을 강조할 수 있는 시간이었습니다.

웨비나 녹화본과 관련 슬라이드는 여기에서 확인하실 수 있습니다.