Đột phá KHCN - Đổi mới sáng tạo.

Chất tẩy rửa không chỉ là sản phẩm quen thuộc phục vụ làm sạch, khử trùng mà còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu phát triển dược phẩm. Giống như những "nhà ngoại giao phân tử", chúng có khả năng làm hòa tan những chất vốn không thể trộn lẫn với nhau như dầu và nước. Chính đặc tính này đã mở ra nhiều ứng dụng thiết thực phục vụ sức khỏe con người.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng vệ sinh

Chất tẩy rửa hoạt động thông qua quá trình nhũ tương hóa - khả năng hấp phụ vào bề mặt phân chia giữa các chất lỏng không hòa tan với nhau. Trong lĩnh vực vệ sinh, các nhà khoa học như Bockmühl và cộng sự đang tập trung tối ưu hóa hiệu quả làm sạch thông qua sự kết hợp giữa hóa học chất tẩy rửa và các thông số ứng dụng, ví dụ như cải tiến chất tẩy rửa cho máy rửa bát.

Để hiểu rõ cơ chế hoạt động, nhóm nghiên cứu Birnbach đã phát triển khung thí nghiệm nghiên cứu động học hấp phụ của các hệ thống đa thành phần, bao gồm ethoxylate kỹ thuật và rhamnolipid. Cách tiếp cận này giúp tách biệt vai trò của cấu trúc chất tẩy rửa với các thành phần phụ trợ, tạo điều kiện tối ưu hóa công thức phức tạp một cách khoa học.

Nồng độ micelle tới hạn và tính chất hệ micelle

Khi nồng độ chất tẩy rửa đạt đến giá trị nồng độ micelle tới hạn (CMC), các phân tử bắt đầu tự tập hợp tạo thành cấu trúc nano gọi là micelle. Micelle có lõi kỵ nước ở trong và vỏ ưa nước bên ngoài, cho phép hòa tan các chất không phân cực như dầu, protein trong môi trường nước.

Nielinger và cộng sự đã thiết lập phương pháp tán xạ ánh sáng động để xác định CMC không chỉ trong nước tinh khiết mà cả trong dung dịch đệm phức tạp - điều kiện gần với ứng dụng thực tế hơn. Veronico và cộng sự phát hiện rằng việc thêm muối vào hệ micelle hỗn hợp có thể thay đổi hình dạng cụm kết tập từ dạng hình cầu sang dạng bicelle, góp phần tạo mạng lưới hạt siêu phân tử với độ ổn định keo cao hơn, tính đàn hồi nhớt tốt hơn và hiệu suất hấp thu dầu được cải thiện.

Nhóm Müh nghiên cứu vai trò của polyethylene glycol trong CMC của hệ micelle hỗn hợp, phát hiện polyethylene glycol ổn định các đơn phân của n-dodecyl-β-D-maltoside và octaethyleneglycol dodecyl ether ở mức độ như nhau - điều này có thể hỗ trợ hiểu rõ hơn quá trình chuyển đổi từ tinh thể loại II sang loại I trong kết tinh protein màng.

Ứng dụng trong nghiên cứu dược phẩm

Khoảng 60% thuốc hiện nay tác động lên protein màng, do đó công cụ nghiên cứu protein màng rất quan trọng cho phát triển dược phẩm. Chất tẩy rửa đóng vai trò không thể thiếu trong việc hòa tan và ổn định protein màng để nghiên cứu cấu trúc.

Behnke và cộng sự đã phát triển phương pháp tổng hợp để kết hợp nhóm đầu ion và không ion thành chất tẩy rửa lai ghép, mở ra hướng mới cho nghiên cứu dược phẩm dựa trên cấu trúc và phát triển thuốc kháng khuẩn. Kirschbaum và cộng sự sử dụng quang phổ hồng ngoại pha khí chứng minh các chất tẩy rửa lai ghép là cấu trúc phân tử độc nhất với tính chất riêng biệt, không chỉ là trung bình của các chất gốc.

Song và cộng sự giới thiệu chất tẩy rửa không ion có cầu nối anthracene để hòa tan và nghiên cứu thụ thể khớp protein G bằng kính hiển vi điện tử. Cornut và cộng sự phát triển chất tẩy rửa lactobionamide fluorine hóa, trong đó một số hiệu quả trong hòa tan protein trong khi những loại khác tốt hơn trong ổn định protein, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sàng lọc chất tẩy rửa phù hợp.

Hướng phát triển bền vững

Chất tẩy rửa sinh học từ nguồn tái tạo đang nhận được quan tâm đặc biệt. Sani và cộng sự chứng minh protein màng ngoài A bị cắt ngắn đầu N-terminal có tiềm năng làm tác nhân nhũ tương hóa mạnh. Đây là ví dụ điển hình về việc khai thác protein tự nhiên để tạo chất hoạt động bề mặt sinh học.

Giải pháp cho thuốc khó tan

Độ hòa tan kém là thách thức lớn trong phát triển dược phẩm vì gây sinh khả dụng thấp. Kumari và cộng sự phát triển chất lưỡng tính dendritic oligoglycerol - phân tử có cấu trúc phân nhánh phức tạp tạo hạt nano vận chuyển thuốc. Zou và cộng sự giới thiệu dendrimer đa fluorine hóa với thiết kế phân tử tối ưu cho tương tác liên kết hydro, có tiềm năng ứng dụng trong quang học.

Kết luận

Hóa học chất tẩy rửa là lĩnh vực liên ngành kết nối cấu trúc phân tử với ứng dụng thực tiễn. Từ tối ưu hiệu quả vệ sinh đến tạo công cụ nghiên cứu y dược, chất tẩy rửa đóng vai trò quan trọng. Hiểu rõ mối quan hệ giữa cấu trúc, tính chất và hiệu năng sẽ đơn giản hóa tối ưu công thức trong các ứng dụng, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong tương lai.

Nguồn tham khảo: Bài báo "Research and Industry for Human Health Enabled by Detergent Chemistry" - Leonhard H. Urner (Đại học Dortmund, Đức), đăng trên tạp chí ChemPlusChem, số năm 2026.