Các nhà khoa học chế tạo thành công một dụng cụ lấy mẫu ô nhiễm không khí có thể đeo cổ tay mang tên Fresh Air. Họ cũng đang khám phá công dụng tiềm năng của nó trong việc theo dõi phơi nhiễm với các mầm bệnh của virus corona trong không khí.
Vòng đeo tay thời trang chứa dữ liệu về ô nhiễm và Covid-19 trong không khí
Ô nhiễm không khí được xếp hạng là một trong số 10 rủi ro sức khỏe hàng đầu toàn cầu liên quan đến các bệnh không lây nhiễm. Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ đã được chứng minh là nguyên nhân gây ra bệnh hô hấp, tim mạch, cũng như các vấn đề về sinh sản và thần kinh. Tuy nhiên, việc đo lường mức độ phơi nhiễm cá nhân với không khí vẫn còn khó khăn.
Vòng tay như một chiếc đồng hồ thời trang đo mức phơi nhiễm với không khí. (Ảnh: Krystal Pollitt).
Nữ Tiến sĩ Krystal Pollitt, Trường Đại học Yale, Mỹ đã chế tạo một dụng cụ lấy mẫu ô nhiễm không khí rất nhỏ gọn, có thể đeo ở cổ tay gọi là Fresh Air. Trong quá trình thử nghiệm ban đầu, thiết bị đã thu thập và tích lũy phân tử ô nhiễm không khí một cách đáng tin cậy theo thời gian.
Ban đầu, vòng đeo cổ tay được thiết kế để phát hiện các chất gây ô nhiễm không khí, nhưng trong bối cảnh đại dịch hiện nay, Tiến sĩ Pollitt đang khám phá công dụng tiềm năng của nó trong việc theo dõi phơi nhiễm với các mầm bệnh của virus corona trong không khí. Cô đang làm việc với hai nhà khoa học khác tiến hành kiểm tra thực địa về khả năng phát hiện bệnh Covid-19 của dây đeo cổ tay tại Bệnh viện Yale New Haven.
Cấu tạo bên trong chiếc vòng tay đo ô nhiễm không khí.
Vòng đeo tay Fresh Air trông giống như một chiếc đồng hồ đeo tay thời trang với bộ lấy mẫu không khí bằng nhựa có kích thước chiếm ¼ mặt đồng hồ thông thường. Mở nắp sẽ thấy bên trong có một miếng bọt nhỏ được phủ hợp chất hóa học (triethanolamine) phản ứng với nitơ dioxide, một chất gây ô nhiễm không khí. Thiết bị này cũng chứa một thanh hấp thụ nhỏ làm từ polydimethylsiloxane để thu thập các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi được tìm thấy trong thuốc trừ sâu, thuốc lá và hydrocarbon được tìm thấy trong khí thải xe hơi, khói thuốc lá, khói cháy rừng và khói nấu ăn. Vòng đeo tay Fresh Air đặc biệt tốt trong việc thu giữ các hợp chất phân tử nặng và lưu giữ chúng trong nhiều ngày.
Có thể dễ dàng chèn và tháo miếng đệm lấy mẫu và thanh hấp thụ trong vòng đeo tay, đặc biệt là khi kiểm tra mức phơi nhiễm cá nhân theo thời gian. Khi các mẫu được thu thập, các vật liệu này được đặt trong lọ thủy tinh màu hổ phách kín khí để bảo quản cho đến khi phân tích hóa học. Thay vì trích xuất các mẫu bằng dung môi trong phòng thí nghiệm, Tiến sĩ Pollitt cho biết thiết bị của cô cho phép phân tích nhanh hơn và dễ dàng hơn bằng phương pháp quang phổ để có được hồ sơ hóa học chi tiết về phơi nhiễm hóa chất của một người.
Trẻ em gái có mức độ phơi nhiễm chất ô nhiễm cao hơn con trai
Trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Môi trường, Tiến sĩ Pollitt và một nhóm sinh viên tốt nghiệp trường Yale đã sử dụng vòng tay này để điều tra phơi nhiễm chất ô nhiễm không khí ở một nhóm trẻ em trong độ tuổi đi học ở Springfield, Massachusetts. Trong thử nghiệm quy mô lớn đầu tiên của thiết bị này, chiếc vòng tay đã phát hiện mức độ phơi nhiễm với pyrene, nitơ dioxide và các chất ô nhiễm khác ở trẻ em bị hen suyễn.
Trong cuộc thử nghiệm này, có 33 trẻ em ở độ tuổi 12 và 13 đã đeo vòng cổ tay trong năm ngày, chỉ cởi chúng ra vào ban đêm và để cạnh giường. Những người tham gia chủ yếu là bé gái, chiếm 69% và 1/3 trong số đó được các bác sĩ chẩn đoán bị hen suyễn.
Những phát hiện chính bao gồm:
- Con gái có mức độ phơi nhiễm chất ô nhiễm cao hơn con trai. Trẻ em bị hen suyễn đã tăng phơi nhiễm với pyrene và acenapthylene, có thể làm trầm trọng thêm các vấn đề về hô hấp.
- Trẻ em sống trong những ngôi nhà có bếp gas đã tăng tiếp xúc với một số chất ô nhiễm so với những trẻ có bếp điện.
- Trẻ em trong nhà sử dụng bếp có thông gió có mức độ phơi nhiễm nitơ dioxide thấp hơn so với nhà không có thông gió.
- Trẻ em đi bằng ô tô đến trường tăng mức hydrocarbon thơm so với các bạn cùng lứa đi bộ hoặc đi bằng xe buýt.
Nhóm nghiên cứu đã mở rộng thử nghiệm trên toàn cầu và hiện đang sử dụng hàng trăm vòng đeo tay Fresh Air để tìm hiểu phơi nhiễm hóa chất ở phụ nữ mang thai, người cao niên và nhân khẩu ở các quốc gia khác.
Tiến sĩ Krystal Pollitt.
Tiến sĩ Pollitt, người phát minh ra thiết bị, hiện đang nộp đơn xin cấp bằng sáng chế. Các sinh viên từ nhóm nghiên cứu của cô đang thành lập một công ty khởi nghiệp để đưa sản phẩm ra thị trường.
Cô nói: "Chúng tôi thấy vòng tay Fresh Air là một công cụ quan trọng trong các nghiên cứu dịch tễ học trong tương lai. Nó có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hồ sơ phơi nhiễm của một cá nhân và được nhân rộng để thu thập dữ liệu trên các quần thể dân cư rộng lớn. Điều này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các yếu tố rủi ro môi trường đối với bệnh tật".