Lần đầu phát hiện cơ chế vi nhựa gây hại cho cơ thể

Vi nhựa là những hạt nhựa có kích thước nhỏ hơn 5 mm, hình thành khi các vật thể bằng nhựa phân hủy. Vi nhựa được tìm thấy ở khắp nơi trong cơ thể con người, bao gồm cả não, phổi và máu. Những nghiên cứu trước đây đã chỉ ra mối liên hệ giữa các hạt nhỏ bé này với nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau, chẳng hạn bệnh tim mạch, chứng sa sút trí tuệ và vấn đề sinh sản. Tuy nhiên, cơ chế chính xác khiến chúng gây ra những vấn đề này vẫn chưa rõ ràng.

Khi tiếp xúc với nước, vi nhựa làm biến đổi các chất xung quanh

Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra câu trả lời. Khi tiếp xúc với nước, các phân tử ở bề mặt của vi nhựa có thể tham gia vào những phản ứng hóa học, tạo ra các chất dễ phản ứng với các phân tử xung quanh, bao gồm cả những phân tử có vai trò quan trọng đối với các quá trình sinh học. Nếu hiệu ứng tương tự xảy ra bên trong cơ thể con người, các hạt vi nhựa có thể gây stress oxy hóa, tức tình trạng các chất oxy hóa tích tụ trong cơ thể vượt quá khả năng kiểm soát của hệ thống chống oxy hóa, làm tổn thương tế bào và góp phần kích hoạt phản ứng viêm.

Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Nature vào đầu tháng Mười, đã bác bỏ quan điểm cho rằng nhựa không dễ phản ứng với các chất khác, đồng thời chỉ ra cơ chế khiến chúng có thể gây hại cho con người.

"Từ lâu, chúng ta vẫn mặc định rằng nhựa là chất trơ, và mọi tác hại từ vi nhựa đều bắt nguồn từ các hóa chất được thêm vào nhựa hoặc chất ô nhiễm bám trên bề mặt của chúng", Lisa Patel, bác sĩ tại Trung tâm Y tế Nhi khoa Stanford, người không tham gia vào nghiên cứu nói trên, nhận định. "Nghiên cứu mới cho thấy bản thân bề mặt hạt nhựa cũng có thể mang hoạt tính hóa học".

Nhựa nguyên khối thường được coi là bền và khó phản ứng với hóa chất, nhưng khi vỡ thành những hạt cực nhỏ, chúng lại bộc lộ hoạt tính hóa học. Các tác giả của nghiên cứu mới cho rằng cần lý giải điều tưởng như mâu thuẫn này. Khi nhựa phân hủy thành các hạt vi nhựa, tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích của chúng tăng lên. Chẳng hạn, khi một chiếc thẻ tín dụng vỡ thành những mảnh có đường kính chỉ 10 micromet - tương đương khoảng một phần mười độ dày của một tờ giấy, thì tổng diện tích bề mặt của chúng sẽ tăng hơn 200 lần, Wei Min, nhà hóa học tại Đại học Columbia và là đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích trên tờ Scientific American. Diện tích tiếp xúc càng lớn, mức độ hoạt động hóa học càng mạnh.

Để hiểu rõ hơn cách những mảnh nhựa nhỏ bé này có thể tạo ra hoạt tính hóa học, Min và cộng sự đã nghiên cứu các hạt vi nhựa có nguồn gốc từ những loại nhựa phổ biến gồm polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), poly(methyl methacrylate) (PMMA) và polyethylene terephthalate (PET). Có thể nói, các vật liệu này bao quanh chúng ta hàng ngày, từ hộp đựng, bình nước, túi nilon đến thìa nhựa, ống hút dùng một lần.

Kết quả phân tích cho thấy khi các hạt vi nhựa tiếp xúc với nước, bề mặt của chúng có thể thúc đẩy sự hình thành các dạng oxy phản ứng (ROS) - thuật ngữ chỉ phân tử hoặc gốc tự do chứa oxy có khả năng phản ứng hóa học rất mạnh, trong đó có gốc hydroxyl (•OH) - dẫn đến stress oxy hóa.

"Tế bào của chúng ta chứa từ 60 đến 70% là nước, vì vậy hiện tượng này có thể xuất hiện ở khắp mọi nơi trong cơ thể", Min chia sẻ trên NBC News.

Tác động sinh học khi vi nhựa tiếp xúc máu

Để kiểm tra xem liệu gốc hydroxyl có được tạo ra khi các hạt vi nhựa lơ lửng trong huyết thanh không, nhóm nghiên cứu đã trộn lẫn vi nhựa với máu chuột.

Họ phát hiện các gốc hydroxyl vẫn hình thành nhưng với số lượng ít hơn khi trộn vi nhựa với nước. Sau khi tiếp xúc với vi nhựa, một số hồng cầu dường như đã thay đổi hình dạng, đồng thời hoạt động của chúng cũng biến đổi. "Chúng tôi ghi nhận những tác động sinh học gần như xảy ra ngay lập tức", Min cho biết. "Protein bị tổn thương. Các tế bào cũng bị tổn thương."

Tuy nhiên, quy mô chính xác và cơ chế của tác động này vẫn chưa rõ ràng, và nó có thể phụ thuộc vào cách cơ thể chúng ta loại bỏ các hạt vi nhựa, Min nhận định. "Hiện tại chúng ta hoàn toàn không biết có bao nhiêu vi nhựa trong cơ thể một người bình thường", Min nói.

Ngoài ra, khi nhóm nghiên cứu thêm chất hoạt động bề mặt có tác dụng làm suy yếu lực liên kết giữa các phân tử nước, quá trình tạo ra gốc hydroxyl có xu hướng giảm. Một số chất trong cơ thể, chẳng hạn một số loại lipid cũng có đặc tính này.

"Khi những hạt vi nhựa xâm nhập vào phổi, các chất hoạt động bề mặt ngay lập tức bao quanh chúng", Matthew Campen, nhà hóa sinh tại Đại học New Mexico, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết. "Trong hầu hết những tình huống mà tôi có thể hình dung trong một hệ thống sinh học, hạt vi nhựa sẽ được bao quanh bởi các phân tử lipid. Mối lo ngại lớn nhất là liệu những ảnh hưởng của vi nhựa đối với sức khỏe có tăng lên theo thời gian hay không. Chúng ta cần hiểu rõ những tác động hiện có hoặc tiềm tàng đối với sức khỏe để có thể tránh phơi nhiễm vi nhựa".

Những phát hiện trên mang đến một góc nhìn mới về tác động của ô nhiễm nhựa, Martin Wagner, nhà độc chất học và sinh học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy, nhận định.

"Nghiên cứu cho thấy bản thân vi nhựa là nguồn tạo ra các tác nhân oxy hóa. Vì vậy, stress oxy hóa có thể là kết quả của tương tác hóa học giữa vi nhựa và môi trường xung quanh, chứ không nhất thiết chỉ xuất hiện sau khi cơ thể đã phản ứng với vi nhựa."

Để giảm nguy cơ phơi nhiễm vi nhựa, nhóm nghiên cứu khuyến cáo chúng ta có thể sử dụng hộp đựng thủy tinh hoặc thép không gỉ và không đựng thức ăn bằng hộp nhựa để hâm nóng trong lò vi sóng.

Quốc Hùng tổng hợp