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요약 살아 있는 미생물이 전혀 없는 생물학적 상태.
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접기무균생물학은 무균 동식물 및 특정 미생물이 실험적으로 첨가된 생물체를 연구하는 학문이다.
무균 동식물에 특정 미생물을 실험에 의해 첨가할 경우 그 미생물이 첨가된 동식물은 더이상 무균상태가 아니다. 그러나 실험하는 사람은 이미 여기에 첨가된 미생물 종(種)을 알고 있기 때문에 미생물이 첨가된 동식물을 노토비오트(gnotobiote)라 한다. 똑같이 환경에서 격리시켜 살균된 먹이를 섭취시키기 전에는 무균동물과 보통동물을 정확하게 비교할 수는 없다.
무균생물학은 노화 및 생리적 질병에 미생물이 미치는 영향을 탐구한다. 그렇게 함으로써 전염병을 일으키는 특정 인자를 찾아내고, 원생동물 및 바이러스성 감염에 대한 세균의 역할을 알아내는 것이다. 현재 이루어지고 있는 무균생물 연구는 무균동물에 특정 미생물을 주입한 후 그 반응을 조사하는 방향으로 나아가고 있다.
1895년 베를린 위생학연구소에서는 마모트를 가지고 처음으로 무균동물을 길러 보려는 시도를 했다. 병아리를 가지고도 10여 년 이상 실험을 계속했으나 성과가 없었다. 그러나 1912년경 병아리를 대상으로 한 무균척추동물 실험이 마침내 성공을 거두게 되었으며 또 얼마 뒤에는 무균 염소를 2개월 동안 살아 있게 했다. 그 방법이 계속 발전되어 1920년대와 1930년대에는 무균동물을 키우는 일이 손쉽게 되었다.
무균생물학 연구의 응용
무균동물에 1~2종의 미생물을 주입함으로써 인간 질병의 중요한 인과관계를 규명할 수 있다. 또한 무균실험동물에 특정 미생물을 주입하여, 평상시 몸 안에 살고 있는 세균과 질병을 일으키는 미생물이 어떤 복잡한 상호작용을 하는지 부분적으로 밝혀낼 수 있다. 2가지 이상의 미생물을 동시에 사용하는 무균생물학 연구를 통해 궁극적으로 인간은 자신의 몸속에 있는 미생물상을 통제할 수 있게 될 것이다.
몇몇 무균동물군에 병원체를 주입하고 다른 동물군에는 병원체와 또다른 미생물을 동시에 주입하여 실험한 결과, 다른 미생물이 존재하는 경우 병원체의 활성에 변화가 일어난다는 사실이 밝혀졌다. 이 결과는 동물의 소화기관에 있는 미생물상이 소화관의 여러 부위에서 흔히 찾아볼 수 있는 잠재적 병원성미생물을 방어하는 데 중요하다는 사실을 증명해주는 것이다.
무균생물학 기술은 또한 사람들이 공통적으로 갖는 건강문제의 원인을 규명하는 데 사용되어왔다. 예를 들어 특정 전염성 세균만이 충치의 원인이라는 사실이 무균생물학 연구를 통해 밝혀졌다. 무균동물은 독물학, 공해 조절, 백신시험 등에 사용한다. 무균동물은 감염이 안 된 상태이기 때문에 방사선 또는 독가스와 같은 외부적인 힘의 영향이 쉽게 드러난다.
세균에 대한 면역성이 약하거나 제약을 받는 환자들의 경우 무균생물 기술을 이용해 생물학적으로 완전하게 격리를 시킬 수도 있다. 항체(혈액단백질인 감마글로불린)의 합성 능력이 부족하다고 생각되는 아기는 감마글로불린 합성을 할 수 있다는 결과가 나올 때까지 무균격리기에서 키우며, 병원에서는 심장이식수술에 앞서 정교한 무균실을 준비하고 면역성이 약한 환자를 병원체로부터 보호하기 위한 절차를 밟기도 한다.
무균방법
ⓒ FotoshopTofs/Pixabay | Public Domain
무균 병아리·칠면조·메추라기를 얻으려면 알의 표면을 소독한 후 살균관을 통과시켜 무균격리기에 옮긴 다음 부화시킨다. 이러한 알을 낳는 새들은 난관에 침투한 미생물이 없는 무리여야 한다. 무균식물은 표면을 살균처리한 씨앗에서 얻는다. 포유동물의 태아는 균이 없는 것이 정상이며, 무균새끼를 얻기 위해서는 무균 상태에서 성숙한 태아를 제왕절개로 꺼내어 무균격리기로 옮겨놓아야 한다.
또한 이 새끼들은 어미로부터 오염되는 것을 피하기 위해 인공적으로 사육해야 한다. 이렇게 인공적으로 키운 무균포유동물이 계속 생식을 하면 무균동물군이 형성된다. 무균쥐나 생쥐는 사육회사에서 살 수 있으며, 운반할 때는 무균상태로 동물군 격리기에서 수송격리기로 옮겨야 하고 운반이 끝나면 다시 수송격리기에서 실험격리기로 동물을 옮겨야 한다(→ 생식계). 격리기는 살아 있는 어떠한 미생물도 통과할 수 없는 물리적 장벽이다. 용기(用器)는 크기가 다양하며 보통 유리·철·플라스틱으로 만들고, 플라스틱이나 고무로 된 장갑이 딸려 있다. 무균실도 역시 격리기의 역할을 한다. 실험실 격리기에는 생물·음식·도구를 넣는 입구가 있고, 공기 구멍과 팔 길이의 장갑이 있다. 음식 및 도구는 살균된 후 격리기 옆에 달려 있는 살균된 문을 통해 투입된다. 이밖에도 액체 탱크, 수송 우리, 액체용 세균 필터, 제2격리기 등이 달려 있는 경우도 있다. 가장 많이 쓰이는 격리기는 부드러운 플라스틱으로 만들어진 주머니 모양의 것으로 모양과 크기가 다양하다.
금속 격리기와 도구를 멸균하는 데는 유압증기(有壓蒸氣)를 사용한다. 증기 소독을 할 때 열을 견뎌내지 못하는 플라스틱 격리기는 2％ 과산화아세트산이 들어 있는 살균 증기를 이용하여 멸균한다. 격리된 생물이 사용할 공기의 멸균은 섬세한 유리솜을 통과시키는 기계적 여과를 통해 이루어진다.
알 표면은 염화수은으로, 씨는 과산화아세트산이나 포르말린 처리를 하며 음식과 물은 실험 종류에 따라 증기·광선·여과의 방법으로 멸균을 한다. 무균동물이 섭취하는 먹이는 보통동물의 것과 비슷하다.
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