Hạt vi nhựa ít nhất có thể được phân loại theo kích thước, nguồn gốc hoặc thành phần hóa học của chúng. Hạt vi nhựa là những hạt nhựa nhỏ có chiều dài dưới 5 mm. Nanoplastic là những hạt có kích thước nhỏ hơn 1 micromet.
Bài viết được viết bởi ThS. BS Mai Viễn Phương - Trưởng đơn nguyên Nội soi tiêu hóa - Khoa Khám bệnh & Nội khoa - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Central Park.
Hai loại chính dựa trên nguồn gốc của chúng
Các hạt vi nhựa có thể được phân loại theo nguồn gốc của chúng: Hạt vi nhựa chính và hạt vi nhựa phụ.
Hạt vi nhựa chính bao gồm nhiều loại hạt nhựa nhỏ khác nhau góp phần trực tiếp vào ô nhiễm môi trường. Các hạt vi nhựa, được cố ý thêm vào các sản phẩm chăm sóc cá nhân như kem tẩy tế bào chết và kem đánh răng, đã phải đối mặt với lệnh cấm ở một số khu vực do tác động có hại của chúng. Nurdles, những viên nhựa nhỏ được sử dụng trong sản xuất nhựa, được thải ra môi trường thông qua các vụ tràn vô tình trong quá trình vận chuyển. Các sợi nhỏ từ hàng dệt tổng hợp trong quá trình giặt, trở thành nguồn ô nhiễm vi nhựa đáng chú ý trong nước.
Ngoài ra, hạt vi nhựa có trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân, bao gồm cả kim tuyến và các hạt nhựa nhỏ khác được sử dụng cho mục đích thẩm mỹ, góp phần vào vấn đề ô nhiễm vi nhựa rộng hơn.MP thứ cấp là kết quả của sự phân hủy các vật dụng bằng nhựa lớn hơn thông qua các quá trình môi trường như tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, gió và tác động của sóng. Theo thời gian, việc tiếp xúc với các yếu tố môi trường như ánh sáng mặt trời, nhiệt và lực cơ học có thể dẫn đến sự phân hủy các vật dụng bằng nhựa lớn hơn thành các hạt nhỏ hơn, cuối cùng hình thành MP. Sự xuống cấp của lốp xe là một yếu tố đáng chú ý, vì các hạt nhỏ được giải phóng trong quá trình này góp phần vào sự hiện diện của hạt vi nhựa trong cả hệ sinh thái trên cạn và dưới nước. Ngoài ra, sự xuống cấp của sơn, lớp phủ và lớp hoàn thiện trên các bề mặt khác nhau giải phóng các hạt nhựa nhỏ vào môi trường, góp phần gây ra vấn đề về hạt vi nhựa thứ cấp.
Cấu trúc hóa học của hạt vi nhựa
Hạt vi nhựa bao gồm nhiều loại polyme tổng hợp khác nhau, mỗi loại được đặc trưng bởi các chuỗi phân tử dài được hình thành từ các tiểu đơn vị lặp lại. Thành phần hóa học của hạt vi nhựa thay đổi tùy theo loại polyme cụ thể được sử dụng trong quá trình sản xuất của chúng.
Các loại polyme đáng chú ý được tìm thấy trong hạt vi nhựa bao gồm Polyethylene (PE), phổ biến trong vật liệu đóng gói, chai lọ và nhiều sản phẩm nhựa khác nhau; Polypropylene, được sử dụng trong bao bì, hàng dệt may và hộp đựng nhựa; PE terephthalate, thường được sử dụng trong chai đựng đồ uống, hộp đựng thực phẩm và sợi tổng hợp; Polyvinyl clorua, được sử dụng trong vật liệu xây dựng, ống và một số loại bao bì; Polystyrene, thường có trong bao bì xốp, đồ dùng dùng một lần và vật liệu cách nhiệt; Polyurethane, được sử dụng trong bọt, lớp phủ, chất kết dính và nhựa dẻo; Nylon, có trong hàng dệt may, lưới đánh cá và một số thành phần nhựa; và Acrylic, được sử dụng trong nhựa trong suốt, thấu kính và biển báo.
Các loại polyme này không dễ phân hủy sinh học, góp phần vào sự tồn tại của hạt vi nhựa trong môi trường. Điều quan trọng cần lưu ý là thành phần hóa học của hạt vi nhựa cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia và chất tạo màu được sử dụng trong quá trình sản xuất.
Vi sinh vật đường ruột
Hệ vi sinh vật đường ruột là một hệ sinh thái phức tạp và năng động, chủ yếu bao gồm vi khuẩn, cùng với vi khuẩn cổ, vi-rút, nấm và động vật nguyên sinh cư trú trong đường tiêu hóa. Cộng đồng vi khuẩn đa dạng này chủ yếu bao gồm vi khuẩn từ ngành Firmicutes và Bacteroidetes , với sự đóng góp đáng kể từ Actinobacteria , Proteobacteria và Verrucomicrobia . Thành phần cụ thể thay đổi rất nhiều giữa các cá nhân do các yếu tố như chế độ ăn uống, tình trạng sức khỏe, độ tuổi và nền tảng di truyền. Trong các nhóm vi khuẩn này, các chi như Lactobacillus, Bifidobacterium , Escherichia , Clostridium và Faecalibacterium đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe đường ruột. Chúng góp phần hấp thụ chất dinh dưỡng, tổng hợp vitamin, bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh và điều hòa hệ thống miễn dịch. Sự cân bằng và đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột rất cần thiết cho sức khỏe tổng thể, sự mất cân bằng có liên quan đến một loạt các bệnh, bao gồm béo phì, bệnh viêm ruột, tiểu đường và dị ứng.
Tương tác giữa vi sinh vật và hạt vi nhựa
Mối quan hệ giữa hệ vi sinh vật và hạt vi nhựa có thể biểu hiện nhiều dạng tương tác khác nhau. Hệ vi sinh vật, với tập hợp đa dạng các vi sinh vật, có thể có khả năng phân hủy một số hạt vi nhựa, một cơ chế vượt quá khả năng của các tế bào nhân chuẩn. Ngược lại, hệ vi sinh vật đường ruột, một cộng đồng vi sinh vật phức tạp và đa dạng, có khả năng góp phần vào quá trình phân hủy hạt vi nhựa; tuy nhiên, khía cạnh này vẫn chưa được hiểu đầy đủ.
Sự phân hủy của hạt vi nhựa bởi vi sinh vật
Một số vi sinh vật được phát hiện có chứa các enzyme có khả năng phân hủy một số loại nhựa nhất định. Các vi sinh vật này, thường là vi khuẩn hoặc nấm, có thể chuyển hóa hoặc phân hủy polyme nhựa ở một mức độ nào đó trong những điều kiện cụ thể. Việc khám phá quá trình tiêu hóa hạt vi nhựa ở người và ảnh hưởng của chúng lên hệ vi khuẩn đường ruột liên quan đến nhiều phương pháp, kết hợp cả phương pháp tiếp cận trong ống nghiệm và trong cơ thể sống. Trong khi các cuộc điều tra sử dụng động vật và thử nghiệm trên người được coi là tiêu chuẩn do tính liên quan về mặt sinh lý của chúng, chúng phải đối mặt với những hạn chế như các vấn đề về đạo đức, chi phí cao và bản chất phức tạp của các quá trình nhiều giai đoạn trong quá trình tiêu hóa ở người.
Do đó, có nhu cầu chính đáng đối với các mô hình trong ống nghiệm sao chép trung thực các điều kiện sinh lý của quá trình tiêu hóa ở người. Các mô hình tĩnh đóng vai trò quan trọng trong việc xác định điểm cuối hoặc động học của các giai đoạn tiêu hóa cụ thể, chẳng hạn như quá trình chuyển hóa sinh học diễn ra trong dạ dày và ruột non. Ngược lại, các mô hình động, mặc dù phức tạp hơn, nhưng vẫn cung cấp một biểu diễn chính xác hơn về thực tế sinh lý bên trong đường tiêu hóa. Trong số các trình mô phỏng động này, chẳng hạn như hệ thống simgi ® đã được sử dụng để nghiên cứu tác động của nhiều loại thực phẩm khác nhau, chẳng hạn.
Sự tồn tại của các enzyme trong hệ vi sinh vật đường ruột có khả năng phân hủy hạt vi nhựa
Nhiều bài báo đã thảo luận về sự tồn tại của các enzyme trong hệ vi sinh vật đường ruột có khả năng phân hủy hạt vi nhựa. Tuy nhiên, các nghiên cứu này không cung cấp số liệu cụ thể về tỷ lệ phần trăm hạt vi nhựa bị phân hủy bởi hệ vi sinh vật, cũng như không làm rõ liệu quá trình phân hủy có hoàn tất hay không. Ngoài ra, còn thiếu thông tin về tác động thực sự của hệ vi sinh vật đối với việc loại bỏ hạt vi nhựa khỏi môi trường của con người. Cấu trúc đa dạng của hạt vi nhựa cũng cho thấy rằng hệ vi sinh vật có thể không hoàn toàn có khả năng phân hủy tất cả các loại hạt vi nhựa. Công trình của Nugrahapraja và cộng sự đóng vai trò là một trường hợp minh họa cho vấn đề này. Mặc dù các tác giả đã mô tả các hoạt động của enzyme có khả năng phân hủy nhựa trong hệ vi sinh vật đường ruột của con người, nhưng kết luận của họ lại nêu bật thách thức trong việc định lượng tác động thực sự của hệ vi sinh vật đối với việc loại bỏ hạt vi nhựa. Sự phân hủy hạt vi nhựa của vi khuẩn đường ruột, nếu có thể, sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố. Những yếu tố này bao gồm loại nhựa, kích thước và hình dạng của hạt vi nhựa, các loài vi khuẩn cụ thể hiện diện và các điều kiện môi trường trong ruột (chẳng hạn như độ pH, nhiệt độ và mức oxy).
Nếu hệ vi khuẩn đường ruột có thể phân hủy hạt vi nhựa, nó có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm gánh nặng môi trường do ô nhiễm nhựa và tác động của nó đến sức khỏe. Tuy nhiên, các sản phẩm phụ tiềm ẩn hoặc hậu quả của quá trình phân hủy vi khuẩn như vậy trong môi trường đường ruột vẫn chưa rõ ràng và cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tóm lại, mặc dù một số vi sinh vật có khả năng phân hủy nhựa, nhưng mức độ mà hệ vi sinh đường ruột có thể phân hủy hạt vi nhựa vẫn là một câu hỏi mở trong nghiên cứu khoa học. Cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để hiểu được sự tương tác này và ý nghĩa của nó đối với sức khỏe con người và môi trường. Bất kể thế nào, rõ ràng là hệ vi sinh trong ruột người không có khả năng phân hủy tất cả các hạt vi nhựa có trong thực phẩm mà một cá nhân ăn vào.
Tài liệu tham khảo
1. Chiang CC, Yeh H, Shiu RF, Chin WC, Yen TH. Impact of microplastics and nanoplastics on liver health: Current understanding and future research directions. World J Gastroenterol. 2024;30:1011-1017.
2. Yuan Z, Nag R, Cummins E. Human health concerns regarding microplastics in the aquatic environment - From marine to food systems. Sci Total Environ. 2022;823:153730.
3. Demarquoy J. Microplastics and microbiota: Unraveling the hidden environmental challenge. World J Gastroenterol 2024; 30(16): 2191-2194
