위의 결과는 베트남 국립 하노이 대학교(VNU-Hanoi) 자연 과학 대학이 주도하고, VNU-Hanoi 미생물생명공학연구소 및 한국과학기술연구원(KIST) 전문가들이 공동으로 수행한 "염수 양식 연못에서 병원성 비브리오균의 현장 제어를 위한 생물전기화학 기술 적용 연구" 프로젝트의 결과물입니다.
본 연구는 염수 양식 연못에서 병원성 비브리오균의 증식을 억제하는 생물전기화학적 모델을 확립했다.
본 프로젝트는 염수 양식 모델에 전기화학적 생물 시스템을 통합하여 물과 바닥 퇴적물에서 비브리오균의 증식을 억제하고, 운영 매개변수를 최적화하며, 궁극적으로 실제 환경 조건에서 시범 규모 적용 모델을 개발하는 데 있어 그 잠재력을 평가하는 데 중점을 두고 있습니다.
과학적 개요 및 생산 관행을 바탕으로, 본 과제는 염수 양식 연못에서 가장 흔하고 위험한 병원성 세균인 비브리오균, 특히 발광병과 급성 간췌장괴사를 유발하는 비브리오 하비이(Vibrio harveyi) 와 비브리오 파라헤몰리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus )를 규명하는 것이다.
화학물질과 항생제 사용에 대한 제약이 증가하는 상황에서, 생물전기화학 기술은 음의 산화환원 전위와 낮은 pH를 갖는 양극 환경을 조성하여 비브리오균의 생존과 성장에 불리한 조건을 만들 수 있다는 점에서 본 연구에 적합한 방법으로 선택되었습니다. 양극 환경에서 생물전기화학 기술이 병원성 세균에 미치는 억제 효과에 대한 국제적인 연구 결과는 본 연구 수행에 중요한 기반을 제공했습니다.
생물전기화학 시스템은 비브리오균 밀도가 가장 높은 모델 바닥에 양극을, 수면 근처에 음극을 배치하도록 설계되었습니다. 이러한 배치는 막이 없는 생물전기화학 시스템의 작동 원리에 기반하여, 전기화학적 박테리아를 증식시키고 안정적인 활성을 유지함으로써 전류를 생성하고 연못의 산화환원 전위를 변화시킵니다. 실험에서는 비브리오균 억제에 최적의 조건을 찾기 위해 전극 위치, 양극-음극 거리, 외부 저항값을 조정했습니다. 필요한 경우, 전위차계를 사용하여 양극 전압을 인가함으로써 작용 메커니즘을 보다 심층적으로 분석했습니다.
본 연구 프로젝트는 실험 모델 구축, 전기화학적 세균 농축, 비브리오 하비이(V. harveyi) 및 비브리오 파라헤몰리티쿠스( V. parahaemolyticus ) 처리 능력 평가, 억제 과정의 특성 규명, 운영 매개변수 최적화, 그리고 시범 모델 구축 등 6가지 주요 영역을 포괄했습니다.
실험 결과, 전기화학 시스템은 안정적으로 작동할 경우 물과 바닥 슬러지 모두에서 비브리오균 밀도를 감소시킬 수 있으며, 그 효과는 양극과 음극의 산화환원 전위에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났습니다. 기질 농도, pH, 전극 위치 및 외부 저항의 변화는 모두 억제 정도에 차이를 보였으며, 이는 현장 비브리오균 처리에 최적의 매개변수를 결정하는 데 도움이 되었습니다.
이 시범 모델은 북부 지역의 기수 양식장에서 채취한 실제 연못물을 사용하여 제작되었습니다. (참고 이미지)
실험실 결과를 바탕으로 북부 지역의 기수 양식장에서 채취한 실제 연못물을 사용하여 시범 모델을 개발했습니다. 이 모델을 통해 시스템이 자연 환경에 얼마나 잘 적응하는지, 흰다리새우의 건강에 미치는 영향, 기존 또는 첨가된 비브리오균 감소 효과, 그리고 연못 내 유익균에 미치는 영향 등을 평가할 수 있습니다. 이는 실제 적용에 앞서 기술의 타당성을 판단하는 데 매우 중요한 단계입니다.
이번 임무의 결과는 구조가 단순하고 운영 비용이 저렴하며 수명이 길고 연못 환경을 교란하지 않고 현장에서 질병을 치료할 수 있는 전기화학적 생명공학의 장점을 활용하여 수생 질병 방제에 대한 새로운 접근 방식의 토대를 마련했습니다.
이 기술의 성공적인 적용은 질병 통제 및 항생제 의존도 감소라는 점점 더 시급해지는 상황에서 농부들에게 효과적이고 지속 가능한 도구를 제공할 것으로 기대됩니다.
출처: https://mst.gov.vn/ung-dung-cong-nghe-sinh-dien-hoa-kiem-soat-vi-khuan-vibrio-trong-ao-nuoi-thuy-san-nuoc-lo-197251211125407475.htm
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