은나노(Nano-Silver)를 이용한 젖소 유방염의 예방 및 치료효과 강 석 진 축산연구소 낙농과 최근들어 TV의 광고나 신문, 잡지 등을 통해 ‘은나노’, ‘나노실버’, ‘은나노 입자를 이용한...’이라는 말을 많이 듣게 된다. 은나노 필터가 들어있는 새집증후군은 물론 감기에도 걸리지 않게 해준다는 공기청정기, 냉방병을 일으키는 세균이 자라지 못한다는 은나노 에어콘, 나쁜냄새가 나지 않는 은나노 냉장고, 빨래를 삶지 않아도 옷에 붙은 세균을 모두 없애 준다는 은나노 세탁기, 항균작용이 뛰어나다는 은나노 속옷, 신선도를 오래 유지시켜 준다는 은나노 용기로 포장한 소고기 까지 등장했다. 이러한 은나노를 이용한 제품들의 공통점은 은나노의 강력한 항균작용과 나노기술을 이용하여 은(Ag)의 다양한 부분에 활용이 가능해졌다는 것이다. 1. 은나노란 무엇인가? 은(Ag)은 전자파차단에 탁월한 효과가 있을 뿐만 아니라, 전도율이 다른 금속에 비해 높아 주변환경의 오염도에 민감하게 반응을 보여 항균, 살균, 냄새제거 기능이 우수한 특징을 지니고 있다. 특히 650여가지 이상의 세균에 광범위한 항균효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 은을 사용한 역사는 의외로 길다. 고대 유럽의 귀족들은 식중독예방을 위해 은 식기를 사용했고, 우리나라에서도 음식소독이나 독을 가려내는데 은수저를 사용했으며, 인도에서는 상하기 쉬운 단 음식을 보관할 때 은으로 만든 박막(薄膜)을 사용했으며, 서부개척시대에는 물이나 우유를 신선하게 유지하기 위해 우유통에 은화를 집어넣어 세균을 없애고 마셨다고 한다. 미국 항공우주국(NASA)에서는 우주선내의 정수기 시스템에 은을 사용하고 있다. 의약품 중에서도 은이 함유된 것이 많이 사용되고 있다. 화상입은 피부가 세균에 감염되었을 때 또는 욕창 등 심한 피부 손상으로 2차 감염이 우려될 때 사용되는 실바딘 (실버 설파다이아딘), 이비인후과에서 쓰이는 점막살균소독제 등이 사용되고 있다. 사실 페니실린 같은 항생제가 개발되기 전인 1930년대까지 은(Ag) 제제는 살균제로써 활발하게 사용되었다. 페니실린이 개발되면서 수많은 항생제가 출현했지만, 인간이 정복한 유해 세균은 그리 많지 않다. 오히려 내성균이 생긴 ‘슈퍼세균’의 등장 때문에 90년대 이후 일부 과학자들은 은(Ag)이 이들을 정복할 무기라고 보고 연구에 몰두하고 있다. 강력한 항균효과와 인체에 무해하여 오랜 기간동안 안전하게 사용되어온 은(Ag)이 그동안 다양하게 활용되지 못했던 것은 은이 비싼 귀금속이기 때문이다. 하지만 최근 들어 다양한 부분에서 은을 이용한 제품들이 사용되고 있는 것은 나노기술의 발달로 가능해진 것이다. 그럼 여기에서 말하는 나노기술이란 용어는 무엇인가? 나노(nano)란 그리스어의 ‘난장이’란 의미에서 유래한 말로 10억분의 1을 가리키는 미세단위로 머리카락 굵기의 1만분의 1 정도 수준에서 조작·가공하는 기술을 말한다. 이에 따라 은나노 기술은 은을 나노 (10억분의 1) 크기로 쪼개 은입자를 만들 수 있는 기술을 말하며, 특히 이 기술을 이용하여 만들어진 은나노의 특징은 은을 나노화 시킴으로서 은입자가 작아져 상대적으로 세균 및 냄새원인 물질과의 접촉 표면적이 커져 금속물질의 은(Ag) 보다 수백배의 더욱더 강력한 항균, 살균, 방취기능을 발휘 할 수 있다. 은의 항균효과에 대해 밝혀진 작용기전은 세균의 -SH, -COOH, -OH 등과 강하게 결합하여 세균의 세포막을 파괴 혹은 세포의 기능을 교란하여 항균작용을 하며, 은이온이 세균과 접촉시 세균의 호흡을 관장하는 효소를 억제하여 세균이 숨을 쉬지 못해 죽게 된다는 것이다. 다른 하나는 금속 상태의 은 (Ag)이 산소분자 (O2)와 결합하면서 촉매작용을 해 산소가 활성산소 O2-, O2+, O로 전환되어 산화작용이 강한 활성산소에 의해 살균작용을 하고, 인체에서 분비되는 땀, 노폐물에 의해 번식하는 세균의 증식을 막아 염증에 유효한 치료제로의 역할도 한다. 최근 연구결과에 의하면 650여종의 세균과 바이러스를 멸균할 수 있는 것 외에 곰팡이균, 무좀균, 알레르기성균 등에도 번식억제 및 살균기능이 탁월하여 최근문제가 되고 있는 병원내에서의 2차감염도 방지할 수 있다고 알려져 있다. 무엇보다 은나노는 염소계열 보다 수십배 강력한 살균력을 가지면서도 인체에는 무해하기 때문에 이를 바탕으로 가전제품, 생활용품 및 의약품에 광범위하게 사용되어지고 있다. 주로 널리 사용되고 있는 키토산과 비교해 보면, 같은 항균/제균력을 나타내기 위해서, 은(silver)는 매우 적은 양을 사용해도 탁월한 항균/제균력을 발휘할 수 있다는 것을 알 수 있다. 2. 은나노 유방염 연고제를 이용한 젖소유방염 치료효과 ○ 은나노의 젖소유방염 발생우의 임상증상 완화 및 체세포수 감소 효과 축산연구소에서 개발한 은나노를 첨가한 은나노 복합연고제를 사용한 결과 적은 양의 은나노를 주입하여도 유방염을 일으키는 주요 유방염 원인균에 모두 강력한 항균효과를 나타냄을 확인 할 수 있었으며(표2), 임상증상이 발현된 임상형유방염 이환우에 은나노 복합유방염연고제를 주입 후 유방 및 우유에서의 임상증상 변화를 관찰한 결과(표3)에 조사된 것과 같이 연고제 3일 투여 후 7일 째까지 임상증상 변화를 관찰한 결과 유방의 부종(수치 1이하, 73% 감소), 유방내 경결(수치 1이하, 52%감소), 우유내 농 성분 검출(수치 2이하, 72%감소)이 현저하게 감소되었으며, 우유내 체세포수치 (SCS)의 변화에서도 연고제 투여 전 9.2±0.89에서 투여 7일 경과 후 6.2±0.52로 감소됨이 관찰되었다(그림 4). 이는 임상형 유방염 증상이 발현된 젖소의 임상증상 및 체세포수 변화가 연고제 투여 후 현저하게 감소되어 유방내 치료효과가 나타남을 확인할 수 있었다. ○ 임상형 유방염 발생우의 은나노연고제 유방내 주입 후 우유내 총세균수 변화 각각의 은나노 유방염연고제 처리 분방에서 얻어진 우유에 존재하는 총세균수의 수치를 조사한 결과 연고제의 유방내 주입 후 총세균수의 변화가 주입 전(D0) 5.71±0.86 (P<0.05)에서 주입 7일 후(D7) 3.62±1.33 CFU/ml로 감소되었다(그림5). 이는 유방내 존재하는 세균들에 대한 은나노의 강력한 항균효과가 작용하고 있음을 확인 할 수 있었다. ○ 임상형 유방염 발생우의 은나노연고제 유방내 주입 후 우유내 소혈청단백질(BSA)과 Lactoferrin(Lf) 변화 유방내 염증발현의 지표물질인 소혈청단백질(BSA)과 Lf의 우유내 농도변화를 조사한 결과 소혈청단백질(BSA)은 연고제의 유방내 투여 전 3.32±1.04(P<0.05)에서 투여 6일 후 0.55±0.56 mg/ml로 감소되었으며(그림6), Lf의 변화는 투여 전 350.4±180.4 (P<0.05)에서 투여 6일 후 142.2±137.2로 감소되었다(그림 7). 이는 유방내 염증이 현저하게 감소되었음을 확인 할 수 있었다. 은나노를 이용하여 만든 은나노 연고제의 젖소유방염에 활용시 위 결과에 나타난 것과 같이 기존의 항생제 제품과 같은 항균효과와 체내 부작용 발생은 나타나지 않으면서 임상형 유방염 발생우의 임상증상 및 우유내 세균수 감소에 탁월한 효과가 있음이 관찰되었으며, 또한 유방내 염증의 감소 및 체세포수 감소에 대한 효능도 나타남을 확인 할 수 있었다. 3. 은나노 사료첨가제 급여를 통한 젖소 유방염 예방 및 치료효과 유방연고 형태의 은나노 제품뿐만 아니라, 평상시 사양관리에 착유우의 유방염 예방을 위한 펠렛 형태의 사료첨가제 형태의 제품을 개발하여, 은나노가 반추위내 미생물에는 영향을 미치지 않으며, 단지 우유내에서만 은나노 성분의 저류를 통한 강력한 항균효과가 발휘될 수 있도록 축산연구소에서는 은나노 코팅기술을 개발하여 사료첨가제로의 활용이 가능하도록 하였다. ○ 은나노 사료첨가제 급여 후 우유내 총세균수 변화 은나노 사료첨가제 급여 후 우유내 총세균수 감소효과는 급여 전(D0) 5.4±0.7 (P<0.05)에서 급여 30일 후(D30) 3.7±0.5 CFU/ml로 감소되었다 (그림5). 이는 은나노의 유방내 저류를 통해 유방내 존재하는 세균들에 대한 은나노의 항균효과가 나타남을 확인 할 수 있었다. ○ 은나노 사료첨가제 급여 후 우유의 신선도 변화 식품의 보존기간연장과 신선도유지를 위해 많은 부분에서 은나노 제품들이 활용되고 있다. 이에 은나노 사료첨가제를 활용하여 우유의 보존기간 연장과 신선도 유지에 대한 효과를 검증하였다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 신선한 우유의 지표로서 활용되고 있는 적정산도 검사에서는 일정기간 급여 후 적정산도가 감소됨이 관찰되었으며, 적정산도의 감소 효과는 급여 12일 후부터 현저하게 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 우유의 신선함이 은나노에 의해 유지됨을 알 수 있다. 표 5에 나타낸 바와 같이, 우유의 적정산도는 은나노 사료첨가제를 12일간 급여한 젖소에서 채취한 우유가 급여를 하지 않은 우유에 비해 실온보관시 쉽게 부패가 발생되지 않고, 오랜기간 동안 우유의 보존이 가능함을 확인 할 수 있었다. 코팅된 은나노 사료첨가제를 젖소에 급여시 우유내 일정량의 은나노가 저류되어 우유의 신선도 유지와 보존기간 연장 및 유방내 항균효과에 의한 우유내 총세균수의 감소 효과가 관찰됨은 유방염 예방을 위한 사료첨가제로서 활용 가능성을 확인할 수 있다. 은(Ag)은 옛부터 건강에 좋은 귀금속이라 하여 식기나 수저 등의 생활용품이나 음식물보관을 위한 식생활 도구로만 사용되어왔지만 최근 들어 나노 기술의 발달로 인한 은의 활용도가 다양한 부분에서 시도되고 있다. 이에 축산연구소에서도 축산분야에 은나노를 접목하기 위해 시도된 젖소 유방염치료효과 시험에서 만족할 만한 결과가 관찰되었으며. 앞으로 축산분야의 다양한 부분에 은나노의 활용이 가능할 것으로 사료된다.