가시광선 매개 ZnO 코팅 TiO₂ 나노튜브의 항균 효과 평가 = Evaluation of the Antibacterial Effect of Visible Light mediated ZnO-Coated TiO₂ Nanotubes

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 가시광선 조사 하에서 ZnO가 코팅된 TiO₂ 나노튜브(ZnO-TNT)의 항균 효과를 평가하였다. TiO₂ 나노튜브 표면에 ZnO를 화학적 침지 증착 기법을 이용하여 코팅하였으며, 다양한 코팅 시간(1, 3, 5시간)에 따른 항균 효과를 분석하였다. 광학적 특성 평가 결과, ZnO 코팅이 증가할수록 광흡수 특성이 향상되었다. 메틸렌블루 광분해 실험을 통해 ZnO-TNT가 가시광선(470 nm) 조사 시 대조군(TiO₂ 나노튜브)보다 높은 광촉매 활성을 나타내었다. 그람양성균(Staphylococcus aureus) 및 그람음성균(Pseudomonas aeruginosa)에 대한 항균 평가에서, 가시광선 조사 시 모든 ZnO-TNT 실험군이 대조군보다 우수한 항균 활성을 보였으며, 특히 ZnO-TNT-5 실험군에서 가장 효과적인 항균 활성이 확인되었다(p<0.05). Live/Dead assay 및 MTT 분석을 통한 세포 독성 평가 결과, ZnO-TNT 실험군은 생체적합성이 우수함을 나타냈다. 본 연구 결과를 통해, ZnO가 코팅된 TiO₂ 나노튜브는 가시광선 조사 조건에서 효과적인 항균 활성을 가지며, 향후 의료용 표면 개질 기술 및 바이오소재 응용 분야에서 활용될 가능성이 높음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the antibacterial effect of ZnO-coated TiO₂ nanotubes (ZnO-TNT) under visible light irradiation was evaluated. ZnO was coated on the surface of TiO₂ nanotubes using a chemical immersion deposition technique, and the antibacterial effect was analyzed according to different coating times (1, 3, and 5 hours). Optical characterization revealed that the increase in ZnO coating enhanced light absorption characteristics. Methylene blue photodegradation experiments confirmed that ZnO-TNT exhibited higher photocatalytic activity under 470 nm visible light irradiation compared to the control group (TiO₂ nanotubes). In the antibacterial evaluation against Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Pseudomonas aeruginosa, all ZnO-TNT groups exhibited superior antibacterial activity compared to the control group under visible light irradiation, with ZnO-TNT-5 showing the most effective antibacterial activity (p<0.05). The excellent biocompatibility of ZnO-TNT was confirmed through Live/Dead assay and MTT analysis. In conclusion, the findings of this study demonstrate that ZnO-coated TiO₂ nanotubes possess effective antibacterial activity under visible light irradiation, highlighting their potential application in medical surface modification technologies and biomedical material development.