미국 뉴욕소재 빙햄톤대(Binghamton University)와 미국 농무성(U.S. Department of Agriculture)의 과학자들은, 우리가 종종 먹는 캔디나 껌, 빵 등에 들어있는 음식 첨가제(food additive)인 티타늄산화물(TiO2)의 나노입자(nanoparticles)가, 영양분을 흡수하고 병원균(pathogens)을 차단하는 소장 소화 세포들(small intestine cells)의 구조와 기능을 저하시킨다는 사실을 발견해, <티타늄산화물 나노입자의 섭취는 인 비트로 소장 모델에서 영양분 섭취를 변경(Titanium dioxide nanoparticle ingestion alters nutrient absorption in an in vitro model of the small intestine)>이라는 논문을 발표했다(Guo et al., NanoImpact , Jan 2017). Science Daily – Food additive found in candy, gum could alter digestive cell structure and function(17 Feb 2017). 

결국 캔디나 껌을 오래 먹거나 씹으면, TiO2에 만성 노출되어 소화세포들이 급격히 줄어(significantly decreased), 소화 기능을 떨어뜨린다는 것이다. 우리가 어렸을 적에 어머니가 단 것을 많이 먹지 말라고 그토록 말씀하신 것이 과학적으로 사실임이 밝혀진 것이다.

▲ 연구원들은 인 비트로의 소장 소화 세포 배양 모델을 만들어 티타늄산화물의 나노입자(TiO2 NP)에 노출시켰다 나노입자 크기는 30나노. 급성 노출(acute exposure)로는 4시간 동안, 만성 노출(chronic exposure)로는 5일 동안. 그랬더니 왼쪽의 대조그룹에 비해, 오른쪽의 실험그룹에서는 많은 소화 세포들이 급감했다. 이것은 소화기능이 떨어진다는 것을 의미. Credit: Gretchen Mahler

급성 노출은 많은 영향이 없었다. 그러나 만성 노출은 마이크로빌(Microvilli)이라 불리는 소화 세포들을 많이 급감시켰다. 마이크로빌이 없어지면, 소화 장벽이 깨짐으로 약해져, 신진대사(metabolism)가 느려지고, 몇 가지 영양분들, 예컨데, 철, 아연, 지방산 등의 흡수가 어려워지게 된다. 또한 염증 신호들(inflammation signals)이 증가하게 된다.

교신저자인 빙햄톤대의 마흘러(Gretchen Mahler) 교수는 “티타늄산화물… 넘 걱정하지 마세요, 여러분들을 죽이지는 않는다. 그러나 오래 섭취하면 미묘한 부작용이 있다. 사람들은 우리가 발견한 사실을 반드시 알아야 한다. 전에도 이러한 논문이 발표됐다. 그러나 우리는 저 농축에서도(lower concentrations), 이러한 나노입자가 소화 기능을 저하시킨다는 사실을 알아 낸 것이다. 특히 캔디에는 제일 많은 티타늄산화물이 있다”라고 말했다. 

티타늄산화물은 미국식품안전청(FDA)에서 일반적으로 안전한 물질로 인정하고 있는데, 소화에서는 불가피한 물질이다. 불활성이고 용해되지 않는 물질로, 페인트, 페이퍼, 플라스틱에서 흰 색소로 사용되고 있는 물질이다. 또한 자외선을 차단하는 안경이나 스크린에도 사용된다. 던킨 도너츠는 2015년부터 티타늄산화물 나노입자가 들어 있는 파우더 설탕을 사용하지 않고 있다. 

* 생체 분자들의 상호작용이나 생명현상을 연구하는 방법에는 4가지가 있는데 그 용어는 모두 라틴어로, (1) 글라스나 테스트 튜브 등 실험실에서 세포를 배양하고 성장시켜 연구하는 in vitro, (2) 실제 살아있는 동물이나 사람의 세포분자에서 실험하는 방법인 in vivo, (3) in vivo 와 in vitro 의 중간 단계인 실제 조직기관에 인공혈액을 넣기 등의 in situ 방법, 그리고 (4) 실시간 또는 가상의 컴퓨터 시뮬레이션/모델링 및 실리콘 칩에 의한 가상분자 등을 활용하는 시스템 생물학(System Biology)이나 생물정보학(Bioinformatics)으로 연구하는 in silico 방법이 있다. 소개되는 논문에 이러한 단어가 있으면 이를 참조로 이해하면 된다.

차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자

아스팩미래기술경영연구소(주) 대표, 국가과학기술심의회 ICT융합전문위원회 전문위원, 국토교통부 자율주행차 융복합미래포럼 비즈니스분과 위원, 전자정부 민관협력포럼 위원, 국제미래학회 과학기술위원장