Bisphenol a là gì? Các nghiên cứu khoa học về Bisphenol a

Giới thiệu về Bisphenol A (BPA)

Bisphenol A (BPA) là một hợp chất hóa học tổng hợp có cấu trúc phân tử thuộc nhóm diphenylmethane, được tạo ra lần đầu vào năm 1891 bởi nhà hóa học Aleksandr Dianin. Tuy nhiên, phải đến giữa thế kỷ 20, BPA mới được thương mại hóa rộng rãi như một thành phần chính trong sản xuất nhựa polycarbonate và nhựa epoxy. Các vật liệu này đã đóng vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ đặc tính nhẹ, bền, và trong suốt.

BPA hiện là một trong những hóa chất công nghiệp được sản xuất với khối lượng lớn trên toàn cầu. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), mỗi năm có hàng triệu tấn BPA được sản xuất để phục vụ cho ngành bao bì thực phẩm, thiết bị y tế, điện tử và hàng tiêu dùng.

Sự phổ biến của BPA khiến nó trở thành một trong những chất gây tranh cãi nhiều nhất về mức độ an toàn và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trong bối cảnh ngày càng nhiều nghiên cứu đặt câu hỏi về tính an toàn của BPA, hiểu rõ bản chất hóa học và con đường phơi nhiễm của hợp chất này là cần thiết để đánh giá rủi ro và kiểm soát phù hợp.

Cấu trúc hóa học và tính chất

Công thức phân tử của BPA là $C_{15}H_{16}O_2$, với cấu trúc bao gồm hai vòng phenol liên kết qua một nhóm methyl. Sự hiện diện của hai nhóm hydroxyl (-OH) tạo điều kiện cho BPA tham gia vào phản ứng trùng hợp, tạo ra các polymer có tính chất cơ học vượt trội.

Cấu trúc hóa học đối xứng của BPA khiến nó có khả năng tương tác với các thụ thể hormone estrogen trong cơ thể người. Đặc tính này chính là lý do tại sao BPA bị xếp vào nhóm các chất gây rối loạn nội tiết (endocrine disruptors). Các phân tử BPA có thể liên kết với thụ thể estrogen alpha và beta, gây nhiễu tín hiệu nội tiết ở mức độ tế bào và mô.

Nhờ tính chất hóa học đặc biệt, BPA là một trong những monomer lý tưởng cho ngành nhựa kỹ thuật. Tuy nhiên, chính cấu trúc tương tự hormone sinh học lại tạo ra nhiều vấn đề về độc tính và an toàn sinh học, đặc biệt là khi hợp chất này bị giải phóng khỏi nhựa trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc môi trường axit.

Ứng dụng trong công nghiệp

BPA được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nổi bật nhất là:

• Sản xuất nhựa polycarbonate: dùng trong chai nước tái sử dụng, hộp đựng thực phẩm, mắt kính, đĩa CD/DVD.
• Nhựa epoxy: phủ lớp lót trong hộp đựng thực phẩm và nước giải khát, ống dẫn, xi măng nha khoa.
• Biên lai nhiệt: lớp phủ trên giấy in nhiệt sử dụng trong máy POS (point-of-sale).

Sự linh hoạt của BPA trong quy trình sản xuất polymer giúp nó trở thành nguyên liệu ưu tiên trong các ứng dụng cần độ bền va đập, khả năng chịu nhiệt và tính quang học cao. Ví dụ, nhựa polycarbonate có nguồn gốc từ BPA có thể chịu nhiệt độ lên đến 135°C mà không biến dạng hoặc mất tính trong suốt.

Theo Hiệp hội Công nghiệp Nhựa Hoa Kỳ, hơn 70% lượng BPA sản xuất toàn cầu được dùng cho nhựa polycarbonate, phần còn lại là cho epoxy và các ứng dụng phụ khác. Điều này đồng nghĩa với việc BPA có mặt trong hàng trăm loại sản phẩm tiêu dùng phổ biến mà người dùng có thể tiếp xúc hằng ngày.

Con đường tiếp xúc và phơi nhiễm

Phơi nhiễm BPA chủ yếu diễn ra thông qua đường tiêu hóa, đặc biệt khi thực phẩm hoặc nước uống tiếp xúc với bao bì chứa BPA trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc thời gian lưu trữ dài. Khi đó, một phần nhỏ BPA có thể giải phóng vào thực phẩm và bị hấp thụ qua ruột non.

Ba con đường phơi nhiễm phổ biến bao gồm:

1. Đường miệng: ăn thực phẩm đóng hộp, uống từ chai nhựa cũ hoặc sử dụng đồ nhựa hâm nóng trong lò vi sóng.
2. Qua da: tiếp xúc với hóa đơn in nhiệt, nhãn mác hoặc các vật dụng công nghiệp.
3. Hít thở: hấp thụ bụi mịn trong môi trường công nghiệp hoặc nhà ở có chứa sản phẩm giải phóng BPA.

Mức độ phơi nhiễm trung bình ở người dân đô thị dao động trong khoảng 0.01 đến 4 µg/kg thể trọng/ngày. Các nghiên cứu đã phát hiện dấu vết của BPA trong nước tiểu, máu, nước ối và thậm chí trong sữa mẹ, cho thấy mức độ thâm nhập sâu rộng của hợp chất này vào sinh học người. CDC Hoa Kỳ hiện vẫn tiếp tục theo dõi nồng độ BPA trong dân số qua chương trình NHANES.

Tác động sinh học và nội tiết

BPA được phân loại là một chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine Disrupting Chemical – EDC). Nó có thể bắt chước hoạt động của hormone estrogen bằng cách liên kết với các thụ thể estrogen (ERα và ERβ) trong tế bào, từ đó ảnh hưởng đến biểu hiện gen và quá trình sinh lý của cơ thể. Mặc dù ái lực liên kết của BPA thấp hơn estrogen nội sinh (estradiol), nhưng mức độ tiếp xúc liên tục, đặc biệt trong giai đoạn phát triển sớm, có thể tạo ra ảnh hưởng đáng kể.

Nghiên cứu trên động vật cho thấy BPA ảnh hưởng đến:

• Phát triển hệ thần kinh trung ương, bao gồm trí nhớ và hành vi học tập.
• Chu kỳ sinh sản và chất lượng tinh trùng/trứng.
• Chức năng tuyến giáp và tuyến yên.

Bằng chứng dịch tễ học cũng gợi ý mối liên hệ giữa nồng độ BPA trong máu và sự thay đổi hormone giới tính ở người, chẳng hạn như tăng estradiol và giảm testosterone. Các nghiên cứu như của National Institute of Environmental Health Sciences nhấn mạnh rằng thời điểm tiếp xúc đóng vai trò quan trọng: phơi nhiễm BPA ở giai đoạn bào thai và sơ sinh có thể dẫn đến hậu quả vĩnh viễn về sinh lý và hành vi.

BPA và các vấn đề sức khỏe

Bên cạnh ảnh hưởng nội tiết, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa BPA và một loạt vấn đề sức khỏe mãn tính. Tuy chưa thể xác định hoàn toàn tính nhân quả do sự phức tạp của yếu tố môi trường và di truyền, nhưng các kết quả quan sát nhất quán vẫn rất đáng quan ngại.

Các vấn đề sức khỏe thường được liên kết với BPA bao gồm:

• Rối loạn chuyển hóa: tăng nguy cơ tiểu đường loại 2, kháng insulin, béo phì.
• Tim mạch: tăng huyết áp, rối loạn lipid máu, viêm mạch máu.
• Ung thư: ung thư vú, tuyến tiền liệt, nội mạc tử cung do BPA ảnh hưởng biểu hiện gen.
• Ảnh hưởng hành vi: tăng nguy cơ rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD), lo âu và trầm cảm ở trẻ.

Một nghiên cứu nổi bật đăng trên Nature Scientific Reports năm 2021 cho thấy mức BPA cao trong nước tiểu có tương quan mạnh với chỉ số khối cơ thể (BMI) và chu vi vòng eo ở người trưởng thành.

Đặc biệt, trẻ em và thai nhi là đối tượng dễ bị tổn thương nhất. Do hệ thống giải độc gan chưa hoàn thiện, BPA dễ dàng tích tụ và gây biến đổi biểu hiện gen liên quan đến tăng trưởng và hệ thần kinh. Điều này đã thúc đẩy các cơ quan y tế toàn cầu xem xét lại mức độ an toàn của BPA trong các sản phẩm tiêu dùng dành cho trẻ nhỏ.

Quy định và kiểm soát BPA

Nhiều quốc gia và khu vực đã áp dụng các biện pháp pháp lý để hạn chế sử dụng BPA trong sản phẩm tiêu dùng, đặc biệt là đồ dùng tiếp xúc với thực phẩm và sản phẩm trẻ em. Tuy nhiên, quy định giữa các quốc gia có sự khác biệt rõ rệt do mức độ đánh giá rủi ro khác nhau.

Dù có nhiều quy định, nhưng vẫn còn tranh cãi giữa giới khoa học và chính sách về mức độ an toàn tuyệt đối của BPA. Trong khi một số tổ chức như EFSA (Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu) đang siết chặt giới hạn an toàn hơn nữa, thì các ngành công nghiệp vẫn tiếp tục bảo vệ việc sử dụng BPA ở liều thấp.

Thay thế BPA bằng các hợp chất khác

Do sức ép từ cộng đồng và chính phủ, nhiều nhà sản xuất đã chuyển sang các sản phẩm không chứa BPA, gắn nhãn “BPA-free”. Tuy nhiên, thay thế BPA không đơn giản vì các hợp chất thay thế như Bisphenol S (BPS) và Bisphenol F (BPF) cũng có cấu trúc tương tự và khả năng gây rối loạn nội tiết.

Theo nghiên cứu của National Toxicology Program, các hợp chất sau đã được sử dụng làm chất thay thế BPA:

• BPS: bền hơn với ánh sáng UV, dễ tan trong nước nhưng có độc tính tế bào tương đương BPA.
• BPF: được dùng trong sơn và chất phủ, nhưng ảnh hưởng đến nội tiết gần như tương đương BPA.
• Tritan™ (copolyester): một lựa chọn được quảng bá là an toàn hơn, nhưng chưa có dữ liệu đầy đủ dài hạn.

Vấn đề hiện nay là: các sản phẩm “không BPA” có thể vẫn chứa các bisphenol khác với độc tính tương đương hoặc chưa được đánh giá đầy đủ. Việc sử dụng nhãn "BPA-free" có thể gây hiểu nhầm cho người tiêu dùng nếu không kèm theo chứng minh độc lập về tính an toàn toàn diện.

Xu hướng nghiên cứu và hướng đi tương lai

Các xu hướng nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào:

• Hiểu rõ hơn về tác động sinh học của BPA ở liều thấp, đặc biệt là ảnh hưởng mãn tính.
• Phát triển vật liệu thay thế không gây rối loạn nội tiết với quy trình sản xuất bền vững.
• Ứng dụng công nghệ phân tích mới như LC-MS/MS, ELISA để đo BPA trong mô người và môi trường.

Các nhà khoa học cũng đang xây dựng mô hình phơi nhiễm tổng hợp để đánh giá rủi ro một cách chính xác hơn, thay vì chỉ dựa vào từng con đường riêng lẻ. Ngoài ra, các tổ chức như NIEHS và OECD đang kêu gọi thiết lập bộ tiêu chuẩn toàn cầu để đánh giá và quản lý các hợp chất có khả năng gây rối loạn nội tiết như BPA.

Tương lai của BPA và các bisphenol thay thế sẽ phụ thuộc vào bằng chứng khoa học ngày càng rõ ràng, minh bạch trong chuỗi cung ứng, và trách nhiệm giải trình của ngành sản xuất. Đối với người tiêu dùng, hiểu biết và lựa chọn thông minh sẽ là tuyến phòng thủ đầu tiên để giảm thiểu phơi nhiễm không mong muốn.