미세플라스틱(MPs)은 수생 환경에 광범위하게 분포하는 오염물질로, 항생제 및 항생제 내성유전자(ARGs)의 운반체로 작용하여 생태계와 인체 건강에 복합적인 위해를 초래할 수 있다. 환경에 노출된 MPs는 노화 과정을 거치며 미생물 생물막이 형성된다. 이러한 생물막은 MPs의 물리화학적 특성을 변화시켜 항생제 흡착능을 향상시키고, ARGs의 유지 및 증식을 촉진한다. 항생제와 생물막이 형성된 MPs 간의 상호작용은 수소결합, 정전기적 상호작용, 소수성 효과, 공극 채움 등 복합적인 기작에 의해 지배되며, 미생물 활성은 흡착, 분해 및 탈착의 동역학을 추가로 조절한다. 생물막이 형성된 MPs는 오염물질의 저장소이자 운반체로서 기능하며, 수생 생물에 대한 항생제의 생물유효성을 증가시키고 미생물 군집 간의 수평적 유전자 전달을 촉진한다. 이러한 공동 노출은 수생 생물에서 산화적 스트레스, 면역 기능 저하, 효소 활성 억제, 조직 손상 등을 유발할 수 있으며, 먹이망을 통한 연쇄적 영향을 통해 궁극적으로 인간 건강에도 영향을 미칠 수 있다. 특히, 본 논문은 생물막 형성이 항생제 흡착과 수평적 유전자 전달 역학에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 초점을 맞추어 최신 연구 결과를 정리하였다. 이를 통해 생물막형성-항생제흡착-유전자전달 세가지 요소간 복잡한 상호작용의 물리화학적 및 생물학적 메커니즘을 명확히 설명하였으며, 이와 연관된 환경적 위해성을 파악하고 저감하기 위한 연구를 수행하기 위한 배경지식으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

Microplastics (MPs) are pervasive pollutants in aquatic environments that can act as vectors for antibiotics and antibiotic resistance genes (ARGs), posing multiple ecological and human health risks. Upon environmental exposure, MPs undergo aging and become colonized by microbial biofilms. These biofilms significantly alter the physicochemical properties of MPs, enhancing their adsorption capacity for antibiotics and facilitating the retention and proliferation of ARGs. The interactions between antibiotics and biofilm MPs are governed by complex mechanisms, including hydrogen bonding, electrostatic interactions, hydrophobic effects, and pore-filling, while microbial activity can further modulate adsorption, degradation, and desorption dynamics. Biofilm MPs serve as reservoirs and transporters of contaminants, increasing the bioavailability of antibiotics to aquatic organisms and promoting horizontal gene transfer among microbial communities. This co-exposure can induce oxidative stress, immune dysfunction, enzyme disruption, and tissue damage in aquatic biota, with potential cascading effects that extend through food webs and ultimately impact human health. This review synthesizes recent findings, with a specific focus on how biofilm formation mediates antibiotic adsorption and the dynamics of horizontal gene transfer. By elucidating the physicochemical and biological mechanisms of this complex triadic interaction and highlighting critical knowledge gaps in environmentally relevant settings, this review provides a comprehensive framework to guide environmental risk assessment and the development of targeted mitigation strategies.

ABSTRACT
요약문
1. Introduction
2. MPs in natural environment(aging and biofilm formation)
3. Physicochemical vs. biologicalinteraction
4. Environmental and HealthImplications
5. Conclusion and perspectives
Acknowledgment
References

• Idriss Mohdeb(Department of Environmental Engineering, Seoul National University of Science and Technology) | 모데브 이드리쓰 (서울과학기술대학교 환경공학과)
• Yuhoon Hwang(Department of Environmental Engineering, Seoul National University of Science and Technology) | 황유훈 (서울과학기술대학교 환경공학과) Corresponding author