Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Nanoplastic có mặt ở khắp mọi nơi. Những mảnh vật liệu cực nhỏ đến mức chúng có thể tích tụ trên vi khuẩn và được rễ cây hấp thụ; chúng tồn tại trong thức ăn, nước uống và cả cơ thể chúng ta. Mặc dù các nhà khoa học vẫn chưa nghiên cứu và làm rõ mức độ ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe, một nghiên cứu mới từ các chuyên gia khoa học thực phẩm của Đại học Illinois Urbana-Champaign có thể giúp làm sáng tỏ cách nanoplastic tác động đến độc tính của các tác nhân gây bệnh trong thực phẩm.

Phó Giáo sư Pratik Banerjee, chuyên gia thuộc Khoa Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng Con người, Đại học Illinois Urbana-Champaign, chia sẻ: "Trong khi nhiều nghiên cứu trước đã xem xét sự tương tác giữa nanoplastic và vi khuẩn, đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá tác động của cả microplastic và nanoplastic lên vi khuẩn gây bệnh ở người. Nhóm nghiên cứu tập trung vào E. coli O157:H7, một trong những tác nhân gây bệnh chính liên quan đến các đợt bùng phát bệnh do thực phẩm."

Nghiên cứu, được công bố trên Tạp chí Nanobiotechnology, cho thấy các hạt nanoplastic tích điện dương có khả năng gây ra căng thẳng sinh lý đối với E. coli O157:H7. Tương tự như cách một con chó bị căng thẳng có thể trở nên hung hăng hơn, vi khuẩn dưới áp lực này cũng gia tăng độc tính, sản xuất nhiều độc tố Shiga hơn—một loại hóa chất nguy hiểm gây bệnh ở người.

Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng nanoplastic tích điện dương sẽ tác động đến E. coli do bề mặt vi khuẩn này mang điện tích âm. Để kiểm chứng giả thuyết rằng các điện tích trái dấu hút nhau, nhóm nghiên cứu đã chế tạo nanoplastic từ polystyrene (PS-NPs), loại vật liệu phổ biến trong các hộp đựng thức ăn mang đi màu trắng, và áp dụng các điện tích dương, trung tính hoặc âm. Sau đó, các hạt nanoplastic mang điện tích khác nhau được đưa vào dung dịch môi trường chứa vi khuẩn E. coli, ở cả dạng trôi nổi tự do trong dung dịch và trong màng sinh học (biofilm).

Hình thái của PS-NPs xác định bằng kỹ thuật SEM (a), phân bố và kích thước hạt xác định bằng kỹ thuật DLS (b) DOI: 10.1186/s12951-025-03369-z

Banerjee, khi nghiên cứu về điện tích bề mặt của hạt nanoplastic, cho biết: "Nhựa có khả năng hấp phụ hóa chất rất lớn, và mỗi loại hóa chất lại ảnh hưởng khác nhau đến điện tích bề mặt, tùy thuộc vào lượng hóa chất được hấp phụ và loại nhựa. Trong nghiên cứu này, nhóm chưa xem xét tác động trực tiếp của các hóa chất—đó sẽ là nội dung của nghiên cứu tiếp theo. Tuy nhiên, đây là bước đầu tiên giúp chúng tôi hiểu cách điện tích bề mặt của nhựa ảnh hưởng đến phản ứng của E. coli gây bệnh."Vi khuẩn tiếp xúc với nanoplastic tích điện dương biểu hiện căng thẳng theo nhiều cách, không chỉ bằng việc sản xuất nhiều độc tố Shiga hơn. Chúng cũng mất nhiều thời gian hơn để tăng sinh khi trôi nổi tự do và chậm hơn trong việc hình thành màng sinh học. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn có thể được phục hồi, do màng sinh học giúp bảo vệ chúng bằng lớp phủ ngoại bào.

Nhóm nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm bằng cách ngâm các hạt vi nhựa tương đối lớn vào dung dịch vi khuẩn, cho E. coli một đến hai tuần để hình thành khuẩn lạc trước khi thêm nanoplastic tích điện vào. Các hạt tích điện dương vẫn gây căng thẳng và kích thích E. coli trong màng sinh học sản xuất thêm độc tố Shiga.

Màng sinh học là một cấu trúc vi khuẩn vô cùng bền vững và khó tiêu diệt. Chúng gây ra nhiều vấn đề trong ngành y tế, khi hình thành trên các thiết bị cấy ghép như ống thông hay implant, và trong ngành thực phẩm. Banerjee nhấn mạnh: "Một trong những mục tiêu của nhóm nghiên cứu là tìm hiểu điều gì xảy ra khi mầm bệnh này, vốn thường lây truyền qua thực phẩm, gặp phải nanoplastic từ góc độ của một màng sinh học."

Nguồn: Jayashree Nath et al, Nanoplastics-mediated physiologic and genomic responses in pathogenic Escherichia coli O157:H7, Journal of Nanobiotechnology (2025). DOI:10.1186/s12951-025-03369-z4/5 Provided by University of Illinois at Urbana-Champaign