Trong bối cảnh dịch bệnh ngày càng phức tạp, các phương pháp kháng khuẩn truyền thống không còn đem lại hiệu quả tối ưu thì việc tìm kiếm một giải pháp kháng khuẩn phổ rộng – hiệu quả – an toàn trở thành mối ưu tiên hàng đầu. Trong đó, dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính trở thành “bước ngoặt” mới của khoa học khử trùng hiện đại. Trong nội dung bài viết sau, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu và phân tích kỹ hơn về cơ chế tiêu diệt vi sinh vật của dung dịch này.
I. Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính là gì?
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính là sản phẩm được tạo ra khi đưa nước muối loãng (NaCl) đi qua thiết bị buồng điện phân có màng ngăn (Flow Electrochemical Module – FEM) tạo nên hai dòng dung dịch mang điện tích trái dấu: anode (mang tính oxy hóa mạnh) và catode (mang tính khử).
Trong đó, tại cực dương của buồng điện phân (anode) hình thành dung dịch anolit thiếu điện tử có tính oxy hóa mạnh, bao gồm Axit Hypochlorous (HOCL), dioxide clo, hydrogen peroxide, ozone, oxy nguyên tử, oxy phân tử đơn O2, các gốc tự do như HO•, HO2•, ClO v.v… Các chất oxy hóa này tồn tại ở trạng thái giả bền và sẽ biến thiên liên tục theo thời gian nên không gây đề kháng, sau khi thực hiện công việc khử trùng sẽ trở về dạng chất không gây độc hại cho môi trường.
So với các dung dịch khử khuẩn truyền thống như cồn hay hydrogen peroxide, dung dịch hoạt hóa điện hóa có thế oxy hóa khử cao sẽ đem lại tác dụng diệt khuẩn nhanh nhưng lại an toàn, không gây kích ứng và thân thiện môi trường. Các nghiên cứu của WHO, FDA và Viện Khoa học Việt Nam đều khẳng định: dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính là “vũ khí kháng khuẩn” thế hệ mới, mô phỏng cơ chế tự nhiên của cơ thể, đồng thời không tạo hiện tượng kháng thuốc ở vi sinh vật.
Minh họa quá trình tạo ra dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính ở buồng điện phân có màng ngăn
II. Quy trình sản xuất dung dịch dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính được tạo ra nhờ công nghệ điện phân nước muối loãng (NaCl) trong một buồng điện phân có màng ngăn đặc biệt, gọi là mô-đun PEM (Flow Electrolytic Module). Khi dòng điện một chiều đi qua, nước muối được tách thành hai pha dung dịch khác nhau: Anolit ở cực dương (anode) và Catolit ở cực âm (catode).
Khi cho dòng điện một chiều đi qua, các phản ứng xảy ra ở hai cực như sau:
- Tại cực dương (Anode):
2NaCl → Cl2 + 2Na+ + 2e−
H2O → O2 +4H+ + 4e−
Khí Cl₂ sinh ra sẽ phản ứng với nước tạo thành Axit Hypochlorous (HOCl) – hoạt chất kháng khuẩn chính:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
- Tại cực âm (Catode):
2H2O + 2e− → H2 + 2OH−
Na+ + OH− → NaOH
Dung dịch kiềm yếu (catolit) thường được tách bỏ hoặc tuần hoàn một phần để trung hòa pH anolit.
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính được tạo ra từ những nguyên liệu đơn giản là muối ăn và nước sạch, thông qua quy trình hoạt hóa điện hóa hiện đại. Trong buồng điện phân có màng ngăn, dung dịch muối loãng được dẫn vào và chịu tác động của dòng điện một chiều.
Tại khoang anode, các phản ứng oxy hóa xảy ra, tạo nên khí clo hòa tan trong nước và nhanh chóng chuyển hóa thành axit hypochlorous (HOCl) – thành phần kháng khuẩn mạnh mẽ nhất của anolit, đồng thời còn xuất hiện thêm các chất oxy hóa khác như ClO₂, H₂O₂, O₃ và các gốc tự do.
Kết luận: Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính thu được có thế oxy hóa khử cao, dao động khoảng +800 – +900 mV, chứa 300–350 mg/L Chloride hoạt tính, ở trạng thái giả bền, có hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật mạnh mẽ, an toàn.
Quy trình sản xuất dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính
III. Cơ chế tiêu diệt vi sinh vật của dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ và an toàn với cơ chế tiêu diệt vi sinh vật toàn diện, biến thiên linh hoạt, không bị đề kháng:
- Phá hủy màng tế bào vi sinh vật: Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính (Đại diện là Axit Hypochlorous – HOCL) mang điện trung tính, có khả năng xuyên qua lớp màng lipid kép của tế bào vi khuẩn một cách dễ dàng. Đây là điều mà icon ClO- mang điện tích âm khó thực hiện được. Sau khi xâm nhập vào tế bào, dung dịch hoạt hóa điện hóa sẽ oxy hóa các phân tử lipid, phá vỡ các liên kết đôi trong acid béo và làm biến dạng cấu trúc màng. Hậu quả là màng tế bào mất tính toàn vẹn, dẫn đến rò rỉ ion và chất dinh dưỡng, khiến tế bào không còn khả năng duy trì sự sống.
- Ức chế quá trình trao đổi chất của vi sinh vật: Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính có khả năng phản ứng mạnh với nhóm sulfhydryl (-SH) và amine (-NH₂) trong các enzyme quan trọng của tế bào vi khuẩn. Các phản ứng này sẽ làm enzym mất hoạt tính, làm gián đoạn hàng loạt phản ứng sinh học thiết yếu của vi khuẩn như tổng hợp protein, trao đổi năng lượng và vận chuyển chất qua màng, từ đó dần dần bị tiêu diệt.
- Phá hủy DNA và RNA của vi sinh vật: Sau khi xuyên qua màng tế bào, dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính tiếp tục oxy hóa vật chất di truyền của vi sinh vật, khiến cho các phân tử DNA và RNA bị đứt gãy, biến tính hoặc thay đổi cấu trúc phiên mã. Điều này khiến cho tế bào vi khuẩn không thể nhân đối hay tổng hợp protein mới.
- Phá hủy protein và cấu trúc nội bào: Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính và các chất oxy mạnh tấn công vào cấu trúc protein, enzyme nội bào, cắt đứt chuỗi peptide, khiến hình dạng và chức năng của chúng bị thay đổi hoàn toàn. Khi các cấu trúc nội bào bị phá vỡ, vi sinh vật mất toàn bộ khả năng duy trì hoạt động sống và chết nhanh chóng chỉ sau vài chục giây tiếp xúc.
Đặc biệt, dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính cho hiệu quả kháng khuẩn chọn lọc trên vi sinh vật, không tác động đến tế bào người và động vật máu nóng. Vì các tế bào người và động vật được bảo vệ bởi màng lipid nhiều lớp với hệ thống chống oxy hóa nội sinh nên ít bị ảnh hưởng.
Minh họa cơ chế tiêu diệt vi sinh vật của dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính
IV. Ứng dụng của dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính
1. Chăm sóc và làm lành vết thương
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính được xem là bước tiến mới trong việc chăm sóc và làm lành vết thương nhờ vào khả năng kháng khuẩn mạnh, phá vỡ biofilm và kích thích tái tạo mô.
Trong thực hành lâm sàng, nhiều sản phẩm chứa Chloride hoạt tính (Đại diện là HOCl) đã được sử dụng hiệu quả trong chăm sóc vết thương:
- Sasai và cộng sự (1997) chứng minh rằng phun dung dịch hoạt hóa điện hóa lên vùng da viêm trong 3 phút mỗi lần, 2 lần/ngày, giúp giảm mật độ Staphylococcus aureus 3,8 log/cm² sau 1 tuần mà không gây kích ứng da.
- Tiroda và cộng sự báo cáo rằng 23% bệnh nhân dùng dung dịch điện hóa có khả năng oxy hóa, cải thiện rõ rệt tình trạng vết thương, với 75% tổn thương giảm kích thước và viêm sau 1 tuần điều trị.
Nhờ cơ chế diệt khuẩn – chống viêm – tăng oxy mô – tái tạo tế bào, dung dịch hoạt hóa điện hóa không chỉ giúp làm sạch vết thương nhanh, giảm đau rát, kiểm soát nhiễm khuẩn, mà còn rút ngắn thời gian lành thương hiệu quả. Ngoài ra, do được tổng hợp từ nguyên liệu đầu vào là nước và muối, dung dịch này hoàn toàn an toàn cho mô sống, thân thiện môi trường và có thể sử dụng lâu dài cho các đối tượng nhạy cảm như bệnh nhân tiểu đường, viêm da cơ địa, trẻ nhỏ hoặc người cao tuổi.
Minh họa ứng dụng của dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính trong chăm sóc vết thương
2. Sát khuẩn tay và da an toàn
Các dung dịch sát khuẩn tay truyền thống thường chứa cồn nồng độ cao, dễ gây khô da, kích ứng và làm mất cân bằng độ ẩm tự nhiên của da. Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính (đại diện HOCl) ra đời như một giải pháp thay thế an toàn và lành tính hơn, mang lại hiệu quả diệt khuẩn tương đương, thậm chí vượt trội so với cồn.
Sipahi và cộng sự (2019) thử nghiệm các loại dung dịch điện hóa như StAEW, SAEW, MEW và CEM trên 5 chủng vi sinh vật phổ biến gây bệnh: E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterococcus hirae và Candida albicans. Kết quả cho thấy tất cả dung dịch này loại bỏ hoàn toàn 100% vi sinh vật trong vòng 1 phút, trong đó StAEW hiệu quả đặc biệt cao với Pseudomonas aeruginosa và Candida albicans.
Với khả năng kháng khuẩn phổ rộng, hiệu quả nhanh chóng, lại đảm bảo an toàn, dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride được xem là giải pháp thay thế tiềm năng cho dung dịch rửa tay chứa cồn, được ứng dụng rộng rãi trong vệ sinh, kháng khuẩn phòng bệnh:
- Vệ sinh, làm sạch tay chân, cơ thể.
- Vệ sinh đồ chơi, đồ dùng hàng ngày.
- Vệ sinh mọi bề mặt tiếp xúc như tay nắm cửa, cầu thang,….
- Vệ sinh khử mùi chăn ga, quần áo, giường đệm,…
Dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính mang lại hiệu quả tối ưu trong kháng khuẩn phòng bệnh
3. Vệ sinh răng miệng và nha khoa
Trong lĩnh vực nha khoa, dung dịch hoạt hóa điện hóa được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng diệt khuẩn mạnh nhưng không độc với mô miệng. Dung dịch hoạt hóa điện hóa được dùng để rửa khoang miệng, súc miệng sau phẫu thuật và khử khuẩn dụng cụ nha khoa.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng dung dịch hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính (Đại diện là HOCl) tiêu diệt hiệu quả các vi khuẩn gây sâu răng và viêm nướu như Streptococcus mutans, P. gingivalis, Aggregatibacter actinomycetemcomitans chỉ sau 30 giây tiếp xúc mà không gây kích ứng niêm mạc.
V. Nghiên cứu khoa học về hiệu quả của dung dịch hoạt hóa điện hóa trong chăm sóc vết thương & phòng bệnh
1. Dung dịch hoạt hóa điện hóa có tác dụng trong nhiễm trùng vết thương do vi khuẩn đa kháng thuốc
- Nguồn nghiên cứu: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10983912/
- Loại nghiên cứu: Nghiên cứu thử nghiệm tiền lâm sàng / mô hình vết thương có nhiễm khuẩn, đánh giá hiệu quả của miếng băng điện hóa tạo Hypochlorous acid (HOCl) trong xử lý nhiễm trùng vết thương.
- Thiết kế nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng một miếng băng điện hoá có khả năng sản xuất HOCl tại chỗ, đặt lên mô hình vết thương nhiễm khuẩn. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn (ví dụ với vi sinh vật/biofilm) và khả năng hỗ trợ lành vết thương/infection clearance Nghiên cứu có kiểm soát (control) để so sánh với băng thông thường hoặc không có thiết bị.
- Kết quả: Miếng băng tạo HOCl cho thấy khả năng kháng khuẩn tốt trong môi trường vết thương nhiễm khuẩn: giúp giảm vi khuẩn/biofilm trong vết thương. Điều này cho thấy tiềm năng trong ứng dụng thực tế quản lý vết thương nhiễm khuẩn.
2. Hiệu quả diệt khuẩn của dung dịch hoạt hóa điện hóa cho đường ống nước của đơn vị nha khoa
- Nguồn nghiên cứu: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40908066/
- Loại nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm (in-vitro / ứng dụng kỹ thuật) đánh giá khả năng diệt khuẩn của các dung dịch hoạt hóa điện hóa dùng cho đường nước thiết bị nha khoa
- Thiết kế nghiên cứu: Mười hai đơn vị nha khoa được chia thành nhóm A (30 đường ống nước) và nhóm B (6 đường ống nước) để xử lý bằng ECAS trung hòa với các chế độ khác nhau. Ba đơn vị nha khoa (9 đường ống nước) được chọn làm nhóm đối chứng không xử lý. Các mẫu nước được thu thập và sau đó nuôi cấy để xác định số lượng vi khuẩn dị dưỡng. Kiểm định Mann-Whitney U và các phương trình ước lượng tổng quát được sử dụng để xác định sự khác biệt giữa các nhóm. Các mẫu ống được đánh giá bằng phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử quét để đánh giá màng sinh học.
- Kết quả: Phương pháp điều trị có hiệu quả trong việc giảm số lượng vi khuẩn phù du, đáp ứng tiêu chuẩn của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) và ức chế sự tái phát của màng sinh học. So với nhóm đối chứng, màng sinh học đã được loại bỏ một phần ở nhóm A và nhóm B vào cuối quá trình điều trị.
Sự ra đời của dung dịch hoạt hóa hoạt hóa điện hóa chứa Chloride hoạt tính đánh dấu bước tiến quan trọng trong thời đại kháng khuẩn thế hệ mới, ứng dụng khoa học hiện đại. Với khả năng tiêu diệt vi sinh vật theo cơ chế đa dạng, kháng khuẩn mô phỏng miễn dịch tự nhiên, ngày nay dung dịch điện hóa đã được ứng dụng rộng rãi trong chăm sóc y tế và đời sống, trở thành “tiêu chuẩn vàng” trong hành trình kháng khuẩn dịu lành – chăm sóc sức khỏe toàn diện.
Tài liệu tham khảo:
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10983912/
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40908066/
- https://cdn.who.int/media/docs/default-source/essential-medicines/2021-eml-expert-committee/applications-for-addition-of-new-medicines/a.18_hypochlorous-acid.pdf?sfvrsn=35222172_4
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7827692/
