버려지는 커피 찌꺼기가 뇌신경 세포를 보호할 수 있는 치료 소재가 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 고려대학교 구로병원 신경과 교수팀과 의생명연구센터 연구팀, 공주대 신소재공학부 국내 공동 연구팀은 커피 찌꺼기에서 추출한 미세한 탄소 입자를 인간 신경 세포에 적용해 이 같은 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 매일 엄청난 양이 버려지는 골칫거리 음식물 쓰레기를 첨단 의료 소재로 활용할 수 있다는 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 버려진 커피 찌꺼기와 시금치를 특수 열처리 공정을 거쳐 1나노미터(10억 분의 1미터) 크기의 매우 작은 탄소 입자(탄소 양자점)로 만들었다. 이렇게 만든 미세 물질을 탄소로 이뤄진 매우 작은 물질을 뜻하는 '탄소점(Carbon Dots)'으로 지칭했다. 연구팀은 이후 인간의 뇌신경 전구 세포(신경 세포로 자라기 전 단계의 어린 세포)에 주입한 뒤, 세포가 어떤 반응을 보이며 성장하는지 관찰했다.

실험 결과, 커피 찌꺼기에서 만든 탄소점은 시금치에서 만든 탄소점보다 높은 항산화 효과를 보였다. 커피 찌꺼기의 항산화 효과는 대표적인 항산화 물질인 비타민 C의 용량과도 근접했다. 예컨대 가장 높은 농도에서 비타민C의 항산화 활성 비율은 69.15%에 달했는데, 커피 찌꺼기 탄소점의 항산화 활성은 64.39%였다.

커피 찌꺼기에서 추출한 파란색 빛의 탄소 입자는 투여하는 농도가 높아질수록 세포를 늙고 병들게 하는 주범인 활성산소를 뚜렷하게 줄여줬다. 탄소점의 농도가 높아질수록 신경전구세포가 성상교세포(Astrocyte)로 자라는 경향도 강해졌다. 성상교세포란, 별 모양의 신경교세포로, 뇌와 척수에서 신경세포를 보호하고 시냅스를 조절하는 역할을 한다.

연구팀이 과산화수소를 투여해 강제로 산화스트레스(손상)를 가했을 때도, 탄소점은 염증과 관련된 수치를 낮추고 세포 파괴를 성공적으로 막아내는 것으로 나타났다. 연구팀이 세포에 인위적으로 산화스트레스를 유발한 뒤 커피 찌꺼기 탄소점을 함께 처리하자 성상교세포로의 분화는 다시 증가했다.

연구팀은 "커피 추출 물질이 뇌세포 내부에 퍼진 해로운 독성을 빠르게 식혀주는 역할을 했다"며 "탄소 입자가 세포 안에서 특정 세포 보호 효소(HO-1)를 지속적으로 만들어내도록 신호를 보내, 활성산소 감소와 신경 세포 성장을 동시에 도왔을 것"이라고 설명했다.

연구의 교신 저자인 임진형 공주대 교수는 "이번 연구는 매일 단순한 쓰레기로 버려지던 커피 찌꺼기가 뇌신경 세포를 보호하는 데 활용될 수 있다는 가능성을 입증했다"며 "앞으로 손상된 신경을 치료하는 신경 재생 의학을 비롯한 다양한 첨단 의료 분야에 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과(Spent Coffee Ground-Derived Carbon Dots as Redox-Modulating Biomaterials for Astrocytic Differentiation of Human Neural Progenitor Cells: 커피 찌꺼기에서 유래한 탄소 나노점을 이용한 인간 신경 전구 세포의 성상세포 분화를 위한 산화환원 조절 생체 재료로서의 활용)는 2026년 8월 미국화학회(ACS) 학술지에 게재됐다.