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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
희토류 금속화합물 초미세입자의 분자독성학적 연구
- 연구책임자
- 김종규외 2명
- 수 행 연 도
- 2012년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구제목 : 희토류 금속화합물 초미세입자의 분자독성학적 연구 2. 연구 필요성 및 목적 첨단 전자산업의 발달로 희토류 금속화합물의 활용이 증가함에 따라 근로자의 사용 생산량이 증가 할 것으로 예상되며, 취급 사용에 따른 희토류 금속화합물 노출이 증가 할 것으로 예상된다. 특히 네오디뮴은 휴대용 무선장치, 스마트폰, 휴대폰, 의학적 이미징, 엑스레이 이미징, 하이브리드 프러그인 전기자동차, 전동 보조 모터 장치 등에 사용되고 있으며, 란타늄은 유상 촉매분해, 배기가스 정화 촉매변화장치, 정수 처리에 사용되며 나노 형태로 많이 사용되고 있다. 이에 따라 근로자 건강보호를 위하여 희토류 금속화합물에 대한 유해성평가가 요구되고, 희토류에 대한 독성이 많이 밝혀지지 않았으며, 이들 물질에 대한 노출기준이 설정되어 있지 않아, 희토류 금속화합물중 산화란타늄(lanthanum oxide)와 산화네오디뮴(neodymium oxide)의 세포독성, 유전자 발현 분석, 활성산소종 발생관련 효소 분석, 유전독성분석(comet assay) 등 분자독성학적 연구를 통하여 근로자의 건강보호를 위한 기초자료 및 유해성 평가 기초자료를 생산하고자 본 연구를 수행하였다. 3. 연구내용 및 방법 (1) 연구내용 및 범위 ○ 희토류 금속화합물노출에 따른 세포독성 및 분자생물학적 시험법을 이용한 희토류 금속화합물의 독성 검증 ○ 기존 독성시험 결과와의 비교 ○ 희토류 금속화합물과 세포내 세포독성 및 관련 유전자 생체지표 고찰 ○ 희토류 금속화합물 사용공정에서의 유해성 예측 (2) 연구방법 ○ 기존 연구자료 조사 및 문헌고찰 ○ 폐세포주(MRC-5) 구입, 산화란타늄, 산화네오디뮴 구입 ○ 희토류 금속화합물의 세포독성시험 ○ 유전자 발현 분석(gene expression profiling) 등 분자생물학시험법을 이용한 희토류 금속화합물 노출에 따른 유전자발현변이 자료분석 ○ 희토류 금속화합물의 유전독성시험(Comet assay) 4. 연구결과 ○ 희토류에 24/48시간 노출 시 최고농도인 100,000 μM에서 세포독성은 산화란타늄, 산화네오디뮴, 산화세륨 순이었다. ○ 산화란타늄 마이크로어레이 분산강도(microarray intensity scatter plot)는 산화네오디뮴 분산강도보다 높았으며 이는 세포독성결과와 일치하였다. ○ Microarray를 이용한 시험물질 노출 시간에 따른 유전자 발현 양상 실험에서 산화란타늄의 노출시간이 증가함에 따라 세포사멸(apoptosis) signaling에 관여된 많은 유전자들의 발현 변이를 나타내어 세포사멸에 영향을 미치는 것으로 판단되며, 산화네오디뮴는 p53 signaling pathway 및 DNA repair 기작에 관여하는 ATM signaling pathway에 영향을 미치는 것으로 판단된다. ○ 희토류 금속화합물노출에 따른 활성산소종 관련 유전자발현변이는 산화란타늄, 산화네오디뮴 모두 SOD2가 up regulation 되었다. ○ 핵내 DNA의 손상지표인 단일사슬 절단(single strand breakage)의 확인을 위해 alkaline SCGE (Comet) assay를 실시한 결과 산화란타늄 48시간 처리군에서 Olive tail moment가 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 증가하였다. ○ 따라서 산화란타늄, 산화네오디뮴 나노입자는 산화세륨 나노입자보다 세포독성이 높았으며, SOD2를 up regulation하였으며, 산화란타늄은 폐세포주의 DNA 손상을 일으켰다. 5. 활용방안 및 기대성과 ○ 작업장에서 사용증가가 예상되는 산화란타늄, 산화네오디뮴을 채석, 가공, 취급하는 근로자의 건강보호를 위한 기초 자료로 활용 ○ 현재 노출기준이 설정되어 있지 않는 산화란타늄, 산화네오디뮴에 대한 유해성 평가 시 기초자료로 활용 ○ 실험동물을 이용한 독성평가 시 기초자료로 활용 ○ 국내외 관련 학술지 게재 및 국내외 관련학회 발표 6. 중 심 어 희토류(rare earth metals), 세포독성(cell toxicity), 마이크로어레이(microarray), 유전자 발현(gene expression), Comet assay ▶ 연구책임자：화학물질센터 김종규 연구위원 ▶ 연구원 담당자：산업안전보건연구원 화학물질센터 김종규 연구위원
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