Sản xuất, tiêu thụ và chất thải nhựa là vấn đề quốc tế, với hơn 300 triệu tấn được sản xuất trên toàn thế giới vào năm 2017. Trong khi nhiều quốc gia ngày càng khuyến khích tránh sử dụng nhựa dùng một lần và tăng cường tái chế, nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa trên toàn thế giới vẫn tiếp tục tăng. Việc tìm ra các giải pháp thay thế phù hợp cho vật liệu nhựa là thách thức đối với nhiều ứng dụng, chẳng hạn như chăm sóc sức khỏe. Mặc dù Liên hợp quốc có động lực rõ ràng để tạo ra các nghị quyết mới nhằm giải quyết vấn đề vòng đời của nhựa, nhưng rác thải nhựa có khả năng vẫn là vấn đề trong nhiều năm.
Ngoài các mảnh rác thải nhựa lớn, người ta ngày càng lo ngại về khả năng gây ô nhiễm tiềm tàng của vi nhựa và sự tích tụ của chúng trong chuỗi thức ăn. Vi nhựa là các hạt nhựa có kích thước từ 1 – 5000 µm. Chúng được hình thành từ quá trình phân hủy các mảnh nhựa lớn hơn, liên quan đến sự mài mòn vật lý hoặc hóa học. Các hạt kết quả có thể có nhiều hình dạng, bao gồm dạng sợi hoặc hình cầu.
Chính xác liệu vi nhựa có gây ra mối đe dọa cho sức khỏe con người hay không vẫn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, sự phổ biến của vi nhựa trong môi trường tự nhiên và sự hiện diện của nhiều chất phụ gia hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất chất thải vi nhựa đã làm dấy lên mối lo ngại và kêu gọi điều tra thêm.
Nghiên cứu gần đây đã sử dụng các kỹ thuật phân tích hóa học để định lượng nồng độ vi nhựa trong các mẫu máu của bệnh nhân. Từ kết quả, rõ ràng là vi nhựa có thể xâm nhập vào máu của con người và cho thấy một số loại vi nhựa mà mọi người gặp phải có khả năng sinh học và có thể được vận chuyển đến các cơ quan khác.
1. Phân tích quang phổ
Các phương pháp quang phổ đo lường sự tương tác của ánh sáng với các loại vật chất khác nhau để phục hồi thông tin định tính và định lượng. Hiện nay có rất nhiều phương pháp quang phổ hoạt động với ánh sáng ở các vùng khác nhau của quang phổ điện từ và phù hợp để phân tích nhiều loại mẫu khác nhau, từ chất rắn đến chất khí và hỗn hợp phức tạp như máu.
Các kỹ thuật phân tích quang phổ thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm chăm sóc sức khỏe và đóng vai trò quan trọng trong phân tích pháp y và xác định bệnh tật.
Phương pháp quang phổ Raman và hồng ngoại đã được sử dụng để xác định vi nhựa trong các mẫu môi trường vì chúng có thể được sử dụng để xác định cả loại nhựa cũng như số lượng hiện diện. Phương pháp quang phổ cũng là một công cụ thiết yếu trong việc phân tích các mẫu phức tạp này, đặc biệt là trong các môi trường sinh học phức tạp hơn như máu.
2. Vi nhựa trong máu
Nghiên cứu gần đây về sự hiện diện của vi nhựa trong máu sử dụng phương pháp sắc ký khí khối phổ nhiệt phân hai lần (Py-GC/MS). Py-GC/MS là phương pháp phân tích phá hủy thường được sử dụng để xem xét sự phân hủy của vật liệu nhựa.
Phép đo Py-GC/MS bao gồm việc làm nóng mẫu và sau đó phân tích các khí phát ra từ mẫu trong phạm vi nhiệt độ khác nhau. Vì các hạt vi nhựa có thể bị nhiễm các loại hóa chất khác như sơn và phụ gia hóa học được thêm vào trong quá trình sản xuất polyme, nên việc tăng nhiệt độ theo từng giai đoạn có nghĩa là có thể phân tích các hóa chất có độ bay hơi khác nhau. Việc gia nhiệt tuần tự giúp đơn giản hóa quá trình phân tích hỗn hợp khí trong giai đoạn GC/MS vì chỉ một phần nhỏ trong tổng số hóa chất có mặt đi vào máy quang phổ.
Các phép đo nhiệt phân bắn kép thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp (< 350 °C) và nhiệt độ cao (> 800 °C) đối với các loài polyme. Đối với các loài polyme có thể có trong hỗn hợp vật liệu khởi đầu monome và các polyme chuỗi dài hơn, có thể kiểm tra riêng các chuỗi ngắn hơn và dài hơn – có khả năng chịu nhiệt tốt hơn.
3. Phân tích máu
Các phương pháp phổ khối sử dụng khối lượng đặc trưng và các kiểu phân mảnh hoặc phân hủy sau quá trình nhiệt phân để xác định các loài hóa học và các nhà nghiên cứu có thể sử dụng phương pháp này trong công việc của họ để xác định nhiều loại polyme có trong máu, bao gồm poly(methyl methacrylate) (PMMA), polypropylene, polyethylene terephthalate (PET) và polystyrene.
Nhóm nghiên cứu đã xác định được nanogram nhựa trong các mẫu máu và phát hiện ra rằng PET có nồng độ cao nhất là 7,1 µg/ml. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ cải thiện giới hạn phát hiện của phương pháp này bằng các cải tiến trong tương lai và cải thiện tần suất các sự kiện không phát hiện không chính xác khi có vi nhựa trong mẫu.
Cũng còn rất nhiều việc phải làm về những tác động sinh học của vi nhựa trong các mẫu máu của con người. Cần phải hiểu cách vi nhựa xâm nhập vào máu của con người. Các nhà nghiên cứu hiểu rằng nano nhựa có thể đi qua nhau thai của con người và người ta cho rằng vi nhựa có khả năng được hít vào qua phổi. Với khả năng phát hiện vi nhựa trong máu, chúng ta cũng có thể theo dõi thường xuyên nồng độ vi nhựa để xem các hạt này có bắt đầu tích tụ sinh học theo thời gian hay không.