손 소독제의 효과?

 코로나19 팬데믹 기간 동안 손 소독제는 우리의 위생 관행을 개선하는 데 필수적인 도구가 되었습니다. 세상이 다시 열리기 시작하면서 Edinburgh Instruments에서는 다시 컨퍼런스에 참석하게 되어 기쁩니다. 영업 및 애플리케이션 팀은 다시 이동하면서 현재 및 잠재 고객과 우리의 업무에 대해 논의하고 싶었지만, 모두가 안전하게 지낼 수 있도록 돕고 싶었습니다. 그래서 손 소독제를 증정하는 부스를 업데이트했습니다. 애플리케이션 팀은 최근 큐벳 홀더가 부착된 RM5 라만 현미경을 사용하여 손 소독제가 손 소독에 효과적인지 분석했습니다.

 

Figure 1: Cuvette holder (left) used with an RM5 Raman Microscope (right)

 

What is hand sanitiser & how does it protect me?

손 소독제는 수년 전부터 사용되어 왔지만, 팬데믹으로 인해 사용량과 생산량이 크게 증가했습니다. 2020년에는 매출이 600%나 급증했습니다. 이러한 증가로 인해 손 소독제를 제조할 수 있는 기업은 엄청난 수익 잠재력을 갖게 되었습니다. 하지만 안타깝게도 수요가 많아지자 일부 기업들은 손 소독제를 싸게 만들기 시작했고, 그 결과 코로나19에 효과적이지 못했습니다.

손 소독제의 활성 성분인 알코올은 60% 이상의 농도가 되어야 효과가 있습니다.1 간단히 말해, 에탄올의 비율이 높을수록 효능이 높습니다. 알코올 농도가 낮으면 박테리아와 바이러스의 성장을 늦추는 등 어느 정도 효과가 있을 수 있지만 60% 미만은 손에 있는 벌레를 죽이지 못할 가능성이 높습니다. 손 소독제는 알코올이 병원균의 주요 세포 구조를 손상시켜 병원균을 공격하는 방식으로 작용하는데, 코로나19의 경우 알코올이 바이러스의 외피를 분해하여 감염을 불가능하게 합니다.

Figure 2: Effect of ethanol on viral cell envelopes

손 소독제의 일반적인 알코올은 에탄올 또는 이소프로판올이거나 이 두 가지가 혼합된 제품도 흔합니다. 많은 손 소독제 병에 알코올 농도가 표시되어 있지만, 팬데믹 기간 동안 일부 제품은 브랜드에 명시된 최소 알코올 농도를 충족하지 못했습니다. 2020년 12월에 실시한 Which? 연구에 따르면 알코올 함량이 75%라고 주장하며 eBay에서 판매된 제품의 실제 알코올 함유량은 10%에 불과한 것으로 나타났습니다.2

How can Raman help?

라만 분광법은 산란광을 사용하여 시료의 진동 에너지 모드를 측정하는 매우 민감한 기술입니다.  농도 변화에 민감하며 정량 분석에 사용할 수 있습니다. 분석 화학자가 사용하는 분석 유형 중 하나는 보정(또는 표준) 곡선입니다. 보정 곡선은 알려진 농도의 일련의 표준과 비교하여 알 수 없는 시료의 농도를 결정하는 데 사용됩니다.

에탄올은 강한 라만 응답을 제공하며(그림 3(a)), 농도가 증가함에 따라 약 880cm-1의 밴드가 증가합니다. 보정 곡선 스펙트럼을 생성하기 위해 에탄올에 대해 동일한 조건에서 다양한 부피 비율로 측정했습니다: 20%, 40%, 60%, 80%, 100%. 880cm-1 피크의 면적은 에탄올 비율이 증가함에 따라 선형적으로 행동하므로 직선을 그릴 수 있습니다(그림 3(b)). 보정 곡선은 미지의 샘플을 측정하고 보정 곡선에 그릴 수 있는 선의 방정식을 제공합니다.

Figure 3: (a) Ethanol Raman spectrum (b) Ethanol calibration curve. Measurement conditions: 785 nm, 300 gr/mm, 0.5 second exposure time, 2 mm pinhole, 100 µm slit.

What’s the Result?

같은 배치의 손 소독제 세 병을 테스트하여 병마다 차이가 있는지 확인했습니다. 라벨에는 알코올 함량이 68% 에탄올 이상이라고 명시되어 있었고, 이를 확인하기 위해 각 병의 소량을 큐벳에 부었습니다. 각 샘플에 대해 스펙트럼을 수집하고 884cm-1 피크의 면적을 기록했으며, 이 값은 이제 선 방정식의 “y” 값이며 에탄올 %인 “x” 값을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 그림 4는 보정 곡선(주황색)에 표시된 3개의 샘플을 보여줍니다.

Figure 4: Calibration curve including 3 hand sanitiser samples

세 병의 손 소독제는 에탄올 함량이 68% 이상으로 70.6%-74.0%까지 다양한 것으로 확인되었습니다. 이는 손 소독제가 손에 있는 미생물을 죽이는 데 효과적이며, 따라서 주변의 모든 세균에 대한 보호막을 제공하는 데 도움이 된다는 것을 의미합니다. 라만 분광법 덕분에 우리는 이제 제공되는 손 소독제가 코로나19로부터 손을 보호하는 고품질의 제품이라는 것을 알게 되었습니다. 다음 행사에서 저희 부스에 들러 손소독제 한 병을 수령하고 필요에 따라 맞춤 제작할 수 있는 다양한 맞춤형 기기에 대해 상담해 보세요.

References

1. Chemical Disinfectants,Guidelines Library, CDC, https://www.cdc.gov/infectioncontrol/guidelines/disinfection/disinfection-methods/chemical.html, (accessed 20 April 2022
2. Hand sanitiser gels sold online fail Which? tests – Which? News, https://www.which.co.uk/news/2020/12/hand-sanitisers-sold-online-fail-which-tests/, (accessed 19 April 2022).