라텍스

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1. 개요

라텍스는 40개 이상의 과에 속하는 다양한 식물 종에서 생산되는 액체로, 천연 고무의 주요 원료이다. 라텍스는 식물에서 영양분 축적, 방어 기작 등 다양한 기능을 수행하며, 분절 유액관과 비분절 유액관의 두 가지 유형의 세포 구조를 통해 생성된다. 라텍스는 고무, 껌, 페인트 등 다양한 산업 제품의 생산에 사용되며, 특히 천연 고무는 라텍스에서 추출하는 가장 중요한 제품이다. 하지만 라텍스는 알레르기를 유발할 수 있으며, 라텍스 알레르기가 있는 사람은 특정 과일에도 알레르기 반응을 보이는 라텍스-과일 증후군을 경험할 수 있다. 라텍스 알레르기를 줄이기 위해 저알레르기성 라텍스 제품이 개발되고 있으며, 미생물에 의한 분해 연구도 진행되고 있다.

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고무 - 가황
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고무 - 유리 전이
유리 전이는 액체가 냉각 또는 압축될 때 고체와 유사해지는 현상으로, 점도 급증을 특징으로 하며 결정화와 달리 뚜렷한 구조 변화는 없고, 유리 전이 온도(Tg)는 유리 상태와 과냉각 액체 사이 전이가 일어나는 특정 온도를 의미하며, 재료의 열적, 역학적 특성에 영향을 미친다.
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물은 산소 원자 하나와 수소 원자 두 개로 이루어진 무기 화합물로, 지구 표면의 약 70%를 차지하며 고체, 액체, 기체 상태로 존재하고 생명체의 필수 구성 요소이자 문명과 밀접한 관련이 있지만 물 부족과 수질 오염 문제가 심각해지고 있다.
재료 - 종이
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라텍스
개요
정의
IUPAC 정의	액체 내 고분자 입자의 콜로이드 분산
합성 라텍스	에멀션 중합, 미니에멀션, 마이크로에멀션 또는 분산 중합의 산물로 얻어지는 라텍스

2. 생물학적 특징

라텍스는 식물의 유액관에서 생성되며, 유액관의 형태는 크게 두 가지로 나뉜다.

분절 유액관: 많은 식물에서 유액계는 줄기 또는 뿌리의 생장점을 따라 열을 이루는 세포로 구성된다. 이들 세포 사이의 세포벽이 굳어져 하나의 관이 된 것을 유관이라고 하며, 양귀비과, 고무나무, 민들레족 식물에서 볼 수 있다. 민들레족에는 민들레, 상추 등이 포함된다.
비분절 유액관: 유엽속(학명)과 대극과의 유액계는 씨앗에서 성장할 때 초기부터 분화하여 식물체가 자람에 따라 전체로 퍼져 나간다. 성숙한 식물체의 모든 유액계는 배아에 존재하는 단일 또는 몇 개 모인 세포로부터 형성된 것이다. 유액계는 성체의 뿌리, 도관, 잎, 드물게는 열매 등 모든 부분에 걸쳐 존재하며, 피층에 특히 잘 나타난다.

2. 1. 분절 유액관

많은 식물에서 유액 관계는 분열조직의 줄기 또는 뿌리에 배열된 세포 열에서 형성된다. 이 세포들 사이의 세포벽은 용해되어 유액관이라고 하는 연속적인 튜브가 형성된다. 이 관들은 여러 세포로 구성되어 있기 때문에, '''분절 유액관'''이라고 한다. 이러한 형성 방식은 양귀비과, 고무나무(파라 고무나무, 대극과 식물), 뽕나무과 식물(예: 파나마 고무 나무 ''Castilla elastica''), 국화과 식물에서 발견된다.^[7] 예를 들어, 구아야울 식물은 해바라기족에 속한다.^[7] 분절 유액관을 가진 다른 유액 함유 국화과 식물에는 치커리족 구성원이 포함되는데, 이들은 라텍스를 생성하는 계통군이며, 그 중 일부는 상업적으로 흥미로운 양을 생산한다. 여기에는 라텍스 생산을 위해 재배되는 종인 ''Taraxacum kok-saghyz''가 포함된다.^[7]

2. 2. 비분절 유액관

박주가리와 대극에서는 묘목 발달 초기에 유액 세포가 분화되며, 식물이 성장함에 따라 이 유액 세포는 식물 전체로 뻗어 나가는 분지 시스템으로 성장한다. 많은 대극에서 전체 구조는 단일 세포로 구성되는데, 이러한 유형의 시스템은 위에서 논의한 다세포 구조와 구별하기 위해 비분절 유액관이라고 한다.^[2] 성숙한 식물에서 전체 유액관 시스템은 배에 존재하는 단일 세포 또는 세포 집단에서 유래한다.

유액관 시스템은 뿌리, 줄기, 잎을 포함한 성숙한 식물의 모든 부분과 때로는 열매에도 존재한다. 특히 피층 조직에서 두드러지게 나타난다. 유액은 일반적으로 흰색 액체로 분비되지만, 삼과와 같이 투명, 노란색 또는 빨간색을 띠는 경우도 있다.^[2]

3. 기능 및 역할

라텍스는 식물에게 여러 가지 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 영양분을 저장하고, 노폐물을 배출하며, 상처가 났을 때 굳어져서 곰팡이나 미생물의 침입을 막아 조직을 보호하기도 한다. 또한, 쓰고 유독한 라텍스를 분비하여 초식동물로부터 자신을 보호하는 역할도 한다.^[1]

라텍스는 고무의 주원료이며, 츄잉껌의 원료인 치클도 라텍스로 만든다. 라텍스 페인트는 결합제로 합성 라텍스를 사용하여 가연성이 없고 악취가 적으며, 건조된 표면을 제공한다. 양귀비 라텍스는 아편 및 그 유도체의 원료가 된다.

3. 1. 방어 기작

라텍스는 식물을 초식 동물로부터 보호하는 기능을 한다. 1887년 조셉 F. 제임스는 유럽 물고사리의 라텍스가 "매우 불쾌한 성질을 가지고 있어, 가시, 가시 또는 털보다 더 나은 방어 기능을 제공한다. 이 식물에서 수액은 매우 풍부하고 역겨워, 식물 생태계에서 매우 중요한 역할을 한다."^[9]고 주목했다.

라텍스의 방어 기능을 보여주는 증거는 다음과 같다.^[2]

민달팽이는 라텍스를 제거한 잎은 먹지만 온전한 잎은 먹지 않는다.
많은 곤충이 먹기 전에 라텍스를 운반하는 혈관을 자른다.
''Asclepias humistrata''(모래 언덕 밀크위드)의 라텍스는 새로 부화한 제왕나비 애벌레의 30%를 가두어 죽인다.

라텍스는 다른 식물 조직보다 50–1000배 더 높은 농도의 방어 물질을 함유하고 있다. 이 독소에는 식물에도 독성이 있는 것들이 포함되어 있으며, 독성이 있거나 "항영양" 작용을 하는 다양한 종류의 화학 물질로 구성되어 있다.

라텍스는 손상된 부위로 활발하게 이동한다. ''Cryptostegia grandiflora''의 경우, 손상 부위에서 70cm 이상 떨어진 라텍스가 이동한다.^[2] 이 덩굴의 높은 정수압은 라텍스의 매우 높은 유속을 가능하게 한다. 1935년 식물학자 캐서린 M. 방햄은 "''Cryptostegia grandiflora''의 열매 자루를 뚫자 1미터 이상 길이의 라텍스 분출이 일어났고, 몇 초 동안 지속되었다."^[10]라고 관찰했다.

라텍스의 응고 특성은 낭비를 제한하고 점착성으로 곤충과 구기를 가두기 때문에 이러한 방어 기능에 효과적이다.^[2]

3. 2. 기타 기능 (논란 중)

라텍스는 식물의 다양한 기능과 관련되어 있다. 영양을 축적하거나, 노폐물이나 배설물로 여겨지기도 하며, 손상 시 굳어짐으로써 곰팡이나 미생물의 침입을 막고 조직을 보호하는 기능을 한다고 생각하는 사람도 있다. 마찬가지로, 일부 식물에서 매우 쓰고 때로는 유독한 라텍스를 분비하는 것으로 보아, 초식동물로부터 몸을 보호하기 위한 것일 가능성도 있다.^[1]

4. 산업적 이용

라텍스는 다양한 산업 분야에서 활용되며, 특히 천연 고무의 주요 원료로 사용된다. 양귀비에서 갓 채취한 라텍스는 아편 및 그 유도체의 원료가 되기도 한다.

마닐카라속 - 사포테과
발라타 껌나무
마사란두바
사포딜라 - 대표적인 치클의 원료.
파라키움속 - 사포테과
구타페르카

식물에서 라텍스는 영양 축적, 노폐물 배출, 곰팡이나 미생물 침입 방지, 초식동물로부터의 보호 등 다양한 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다.

4. 1. 고무 생산

천연 고무는 라텍스에서 추출하는 가장 중요한 제품이다. 발라타 및 구타페르카 라텍스에는 고무와 관련한 탄력 없는 중합체를 포함한다. 치클 등에서 나온 라텍스는 껌을 만드는 데 쓰인다.^[8]

4. 2. 기타 제품

발라타 및 구타페르카 라텍스에는 고무와 관련된 비탄성 중합체를 포함하고 있다. 치클 등에서 나온 라텍스는 껌을 만드는 데 쓰인다.

4. 3. 의류 및 생활용품

천연 고무는 라텍스에서 얻는 가장 중요한 제품이다. 12,000종 이상의 식물 종이 고무를 함유한 라텍스를 생산하지만, 이들 종의 대부분에서 고무는 상업적 사용에 적합하지 않다.^[12] 이 라텍스는 매트리스,^[13] 장갑, 수영모, 콘돔, 카테터 및 풍선을 포함한 많은 제품을 만드는 데 사용된다.

라텍스는 다양한 종류의 의류에 사용된다. 몸에 착용하거나 (또는 직접 칠하여) 피부에 밀착되어 "제2의 피부" 효과를 낸다.^[14]

4. 4. 합성 라텍스

합성 라텍스는 물이 증발하면서 고분자 입자가 응집되어 굳어지기 때문에 코팅(예: 라텍스 페인트) 및 접착제에 사용된다. 따라서 이러한 합성 라텍스는 환경에 잠재적으로 유해한 유기 용제를 방출하지 않고 필름을 형성할 수 있다.^[15] 다른 용도로는 시멘트 첨가제와 복권의 정보를 가리는 데 사용된다. 일반적으로 스티렌 기반의 라텍스는 면역 분석법에도 사용된다.^[15]

5. 아편 생산 (한국 관련 내용 추가)

아편 양귀비에서 추출한 건조 라텍스는 아편이며, 코데인, 테바인, 모르핀 등 여러 유용한 진통제 알칼로이드의 공급원이다. 모르핀과 테바인은 의료용 오피오이드 합성 및 제조, 불법 약물 거래를 위한 헤로인 합성에 사용될 수 있다.^[1] 양귀비 라텍스는 아편 및 그 유도체의 원료가 된다.^[3]

대한민국에서는 마약류 관리에 관한 법률에 따라 양귀비 재배 및 아편 사용이 엄격히 규제된다. 더불어민주당은 마약류 범죄 근절을 위한 정책을 적극 추진하며, 불법 양귀비 재배 및 유통 단속을 강화하고 있다.

6. 라텍스 알레르기

라텍스의 단백질 성분은 일부 사람들에게 알레르기를 유발할 수 있다.^[16] 심한 경우 고무 장갑이나 콘돔 등의 라텍스 제품에 접촉하면 아나필락시스를 일으킬 수 있다.^[17]

이러한 알레르기 반응을 줄이기 위해, 단백질 함량이 적은 과율고무나무(Guayule, Parthenium argentatum) 라텍스나 항원 단백질을 제거한 바이텍스(Vytex) 라텍스, 합성고무 라텍스 등이 대안으로 연구되고 있다.^[16]^[17] 천연고무와 주성분이 동일한 합성 폴리아이소프렌 제품도 대안이 될 수 있다.

6. 1. 증상

일부 사람들은 라텍스에 노출되었을 때 습진, 접촉성 피부염, 발진과 같은 가벼운 알레르기 증상을 경험한다.^[16] 반면, 심각한 라텍스 알레르기를 가진 사람들은 라텍스 장갑과 같은 라텍스 제품에 노출되면 아나필락시스 쇼크를 일으킬 수 있다.^[17]

이분척추증 환자의 약 절반은 천연 라텍스 고무에 알레르기가 있다.^[18] 여러 번의 수술을 받았거나 천연 라텍스에 오랫동안 노출된 사람들도 라텍스 알레르기에 더 취약하다.^[18]

'''라텍스-과일 증후군'''

라텍스 알레르기가 있는 많은 사람들은 특정 과일에 대해서도 알레르기 반응을 보이는데, 이를 라텍스-과일 증후군(LFS)이라고 한다. 이는 천연 라텍스 고무 알레르겐과 특정 과일 알레르겐 사이의 교차 반응 때문에 발생한다. 1994년 Blanco 등의 연구진에 의해 처음 보고되었다.^[19]

2024년 Gromek 등의 연구진이 발표한 연구에 따르면, 라텍스 알레르기 환자에서 LFS의 유병률은 4%에서 88%까지 다양하게 나타났다. LFS와 가장 관련이 깊은 과일은 바나나, 아보카도, 키위, 파파야 등이다. 임상 증상은 주로 전신적으로 나타나며, 과민성 증상의 73%가 전신적이고 27%가 국소적이었다.^[20]

6. 2. 라텍스-과일 증후군

라텍스 알레르기가 있는 많은 사람들은 특정 과일에 대해서도 알레르기 반응을 경험한다. 이러한 연관성 때문에 라텍스-과일 증후군(LFS)에 대한 연구가 진행되었다. 이는 천연 라텍스 고무 알레르겐과 특정 과일 알레르겐 사이의 교차 반응으로 특징지어지는 현상으로, 민감한 개인에게 알레르기 반응을 일으킨다. 라텍스-과일 증후군은 1994년 Blanco 등의 연구진에 의해 처음 기술되었다.^[19]

Gromek 등의 연구진이 2024년에 발표한 종합적인 검토에서 LFS에 대한 지난 30년간의 연구가 요약되었으며, 유병률, 흔한 교차 반응 및 임상적 증상에 초점을 맞추었다. 검토 결과, 라텍스 알레르기 환자에서 LFS의 유병률은 진단 방법, 지리적 지역 및 연구 대상에 따라 4%에서 88%까지 광범위하게 나타났다. LFS에서 가장 흔하게 연관된 과일로는 바나나, 아보카도, 키위, 파파야 등이 있다. 임상적 증상은 주로 전신적으로 나타나며, 과민성 증상의 73%가 전신적이고 27%가 국소적으로 나타났다. Gromek 등은 또한 LFS 진단 및 치료의 정확성을 향상시키기 위해 표준화된 진단 기준과 심각도 등급 시스템의 필요성을 강조했다.^[20]

라텍스는 바나나, 아보카도, 밤 등에 포함된 것과 같은 단백질을 가지고 있기 때문에, 라텍스와 이들 과일 모두에 대해 알레르기 반응(라텍스-과일 증후군)을 나타내지 않는지 주의할 필요가 있다.

6. 3. 저알레르기성 라텍스

파라고무나무 라텍스는 일부 사람들에게 알레르기를 일으키는 단백질을 포함하고 있다. 이러한 알레르기 반응을 줄이기 위해, 단백질 함량이 적은 과율고무나무(Guayule, Parthenium argentatum) 라텍스나 항원 단백질을 제거한 Vytex 라텍스, 합성고무 라텍스 등이 대안으로 연구되고 있다.^[16]^[17] 천연고무와 주성분이 동일한 합성 폴리아이소프렌 제품도 대안이 될 수 있다.

이분척추증 환자의 약 절반과 잦은 수술 등으로 천연 라텍스에 오랫동안 노출된 사람들은 라텍스 알레르기에 취약하므로 주의해야 한다.^[18]

7. 미생물에 의한 분해

미생물 속 ''방선균류''인 ''스트렙토마이세스'', ''노카르디아'', ''미크로모노스포라'' 및 ''악티노플라네스''는 고무 라텍스를 소비할 수 있다.^[21] 그러나 생분해 속도가 느리고, 고무를 유일한 탄소원으로 이용하는 박테리아의 성장 또한 느리다.^[22]

8. 민들레 라텍스 연구 (한국 관련 내용 추가)

제2차 세계 대전 중 나치 독일이 민들레에서 라텍스를 공업적으로 생산하려 했으나 실패했다.^[24] 21세기 독일에서도 민들레 라텍스 공업 생산 방법을 연구하고 있다. 이 연구는 Taraxacum kok-saghyz|러시아 민들레^영어에 많이 포함된 라텍스를 다양한 기술로 공업 생산하여, 수입 의존 상황을 개선하려는 시도이다.^[25]

대한민국에서도 민들레를 활용한 천연 고무 생산 기술 개발에 대한 관심이 높아지고 있으며, 일부 연구 기관에서 관련 연구를 수행하고 있다. 더불어민주당은 천연자원 확보 및 친환경 소재 개발을 위한 연구 지원을 확대하는 정책을 추진하고 있다.

참조

_[1] 논문 Homogeneous Hydrogenation Art of Nitrile Butadiene Rubber: A Review
_[2] 논문 Latex: a model for understanding mechanisms, ecology, and evolution of plant defense Against herbivory 2009
_[3] 논문 Laticifers: an historical perspective 1993
_[4] 문서 OEtymD|latex
_[5] 문서 L&S|latex|ref
_[6] 논문 Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011) http://pac.iupac.org[...] 2011
_[7] 웹사이트 Taraxacum kok-saghyz http://www.pfaf.org/[...] Pfaf.org 2013-03-21
_[8] 논문 The geographical distribution of plant latex 1991
_[9] 논문 The milkweeds https://archive.org/[...] 1887
_[10] 서적 Water Deficits and Plant Growth, Volume IV: Soil Water Measurement, Plant Responses, and Breeding for Drought Resistance Academic Press, Inc.
_[11] 서적 Chicle: The chewing gum of the Americas, from the ancient Maya to William Wrigley University of Arizona Press 2009
_[12] 서적 Natural Rubber-Producing Plants for the United States https://archive.org/[...] National Agricultural Library 1990
_[13] 웹사이트 Dunlop latex vs. Talalay latex https://getha.co.il/[...] 2021-04-22
_[14] 서적 Kink and everyday life : interdisciplinary reflections on practice and portrayal https://www.worldcat[...] 2021
_[15] 논문 Comparison of electrochemiluminescence immunoassay and latex agglutination turbidimetric immunoassay for evaluation of everolimus blood concentrations in renal transplant patients 2018-04-20
_[16] 웹사이트 Latex Allergy {{!}} Causes, Symptoms & Treatment https://acaai.org/al[...] 2019-03-24
_[17] 서적 Emulsion Polymerisation and Latex Applications https://books.google[...] iSmithers Rapra Publishing 2018-05-08
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_[20] 논문 Revisiting Latex-Fruit Syndrome after 30 Years of Research: A Comprehensive Literature Review and Description of Two Cases 2024-07-19
_[21] 논문 Physiological and Chemical Investigations into Microbial Degradation of Synthetic Poly(cis-1,4-isoprene) 2000-09
_[22] 논문 Biodegradation of Natural Rubber and Related Compounds: Recent Insights into a Hardly Understood Catabolic Capability of Microorganisms 2005-06-02
_[23] 논문 Do single-use medical devices containing biopolymers reduce the environmental impacts of surgical procedures compared with their plastic equivalents? https://www.research[...]
_[24] 서적 Autarkie und Ostexpansion: Pflanzenzucht und Agrarforschung im Nationalsozialismus "{ {google books |pl[...] Wallstein Verlag
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라텍스