Danh pháp

Tên chung quốc tế

Silicon

Tên danh pháp theo IUPAC

silicon

Mã UNII

5J076063R1

Z4152N8IUI

Mã CAS

7440-21-3

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

Si

Phân tử lượng

28.085 g/mol

Cấu trúc phân tử

Nguyên tử silicon là nguyên tử nguyên tố nhóm carbon, nguyên tử phi kim và nguyên tử kim loại.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 0

Số liên kết hydro nhận: 0

Số liên kết có thể xoay: 0

Diện tích bề mặt tôpô: 0Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 1

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 1410 °C

Điểm sôi: 2355 °C

Tỷ trọng riêng: 2.33 g/cm³

Độ nhớt: 0,88 cP ở MP và 0,7 cP ở 1500 °C

Dạng bào chế

Silicon y tế là gì? Silicon trong y học và mỹ phẩm, thường là dạng dẫn xuất của nó, đặc biệt là silicones. Silicones là một nhóm các polyme tổng hợp bao gồm các yếu tố silicon, carbon, hydrogen và oxygen. Các dạng bào chế của silicones trong các sản phẩm y tế và mỹ phẩm bao gồm:

Dầu Silicone: Các dạng dầu silicone như dimethicone thường được sử dụng trong mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc da như kem dưỡng ẩm do khả năng tạo màng trên bề mặt da, giữ nước và giảm mất nước transepidermal.

Keo silicon: Gel silicones thường được sử dụng trong việc điều trị và ngăn chặn sẹo lồi. Chúng tạo ra một màng mỏng, thoáng khí trên bề mặt da, giữ ẩm và giúp giảm kích thước và đỏ da của sẹo.

Dạng rắn (Silicone Elastomers): Các dạng rắn như cyclomethicone được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm như kem nền, phấn, và son môi để tạo cảm giác mềm mại và giúp việc tán đều sản phẩm dễ dàng hơn.

Miếng dán Silicone: Được sử dụng trong việc ngăn chặn và điều trị sẹo, miếng dán silicon tạo ra một môi trường ẩm giúp làm dịu và giảm viêm nhiễm.

Chất trợ nước (Emollients): Nhiều loại silicones hoạt động như chất trợ nước, giúp làm mềm và mịn da.

Ống và các thiết bị y tế: Silicones biocompatible thường được sử dụng trong sản xuất ống thông, van tim và các thiết bị y tế khác vì khả năng chịu được nhiệt độ cao, đặc tính không phản ứng và khả năng khả năng tương thích sinh học.

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Bột silicon, vô định hình xuất hiện dưới dạng bột màu nâu sẫm. Không hòa tan trong nước và đậm đặc hơn nước. Dễ cháy khi tiếp xúc với nhiệt hoặc ngọn lửa và khó dập tắt. Nước có thể không có tác dụng dập tắt ngọn lửa.

Bảo quản trong hộp kín ở nơi mát, thông gió tốt, tránh xa các chất oxy hóa mạnh và các vật liệu không tương thích khác.

Nguồn gốc

Silicon là gì? Silicon là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái đất và chiếm khoảng 28% khối lượng vỏ Trái đất. Nó không tồn tại dưới dạng nguyên tử riêng lẻ trong tự nhiên mà thường được tìm thấy dưới dạng oxit, chủ yếu là silicat và silica (SiO₂). Cát, đá granite, thạch anh, amiang, feldspar, đất sét và nhiều khoáng vật khác đều chứa silicon.

Silicon được phát hiện lần đầu tiên bởi nhà hóa học người Thụy Điển Jöns Jacob Berzelius vào năm 1823. Berzelius đã tạo ra silicon amorph (không có dạng tinh thể) bằng cách làm nóng một hợp chất của kẽm và silicon tetrafluoride.

Silicon đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ ngành công nghiệp đến y học. Trong ngành điện tử, silicon đặc biệt quan trọng vì nó là chất liệu cơ bản trong sản xuất chip và mạch tích hợp. Nghiên cứu về các thiết bị bán dẫn silicon đã mở ra kỷ nguyên công nghiệp điện tử hiện đại.

Silicon cũng được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng mặt trời dưới dạng tấm pin mặt trời dựa trên bán dẫn silicon. Ngoài ra, do đặc điểm độ trong suốt đối với tia hồng ngoại, silicon còn được sử dụng trong các ứng dụng quang học như ống kính và cảm biến.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Silicon không phải là một dược phẩm và không có một cơ chế tác dụng dược lý cụ thể như các dược phẩm truyền thống. Tuy nhiên, silicon có vai trò quan trọng trong sinh lý và sức khỏe của cơ thể. Dưới đây là một số điểm cần chú ý về vai trò của silicon và tiềm năng tác động lên sức khỏe:

Hỗ trợ sức khỏe xương và khớp: Silicon được cho là giúp tăng cường độ bền của xương bằng cách tăng cường sự kết hợp giữa canxi và phosphor trong xương. Nó cũng có thể giúp cải thiện sức khỏe của mảng liên kết và giảm nguy cơ bị loãng xương.

Tăng cường sức khỏe da, tóc, và móng: Silicon giúp tăng cường sự đàn hồi của da, giúp da giữ được độ ẩm, và cung cấp cấu trúc cho tóc và móng.

Hỗ trợ sức khỏe mạch máu: Silicon có thể giúp tăng cường sức mạnh và độ đàn hồi của các tế bào trong thành mạch máu, giảm nguy cơ bị xơ cứng động mạch.

Liên kết với các hệ thống sinh lý khác: Mặc dù nghiên cứu vẫn còn thiếu, một số bằng chứng cho thấy silicon có thể hỗ trợ sức khỏe của mắt và hệ thống miễn dịch.

Thường silicon trong cơ thể người đến từ nguồn thực phẩm như ngũ cốc, thực phẩm chứa collagen như xương và gelatin, và một số loại thực phẩm khác. Tuy nhiên, khi xem xét việc bổ sung silicon, bạn nên thảo luận với bác sĩ hoặc chuyên gia sức khỏe để đảm bảo rằng mình đang lựa chọn một phương pháp an toàn và hiệu quả.

Ứng dụng trong y học

Silicon dùng để làm gì? Silicon, một nguyên tố tự nhiên có khắp nơi trong môi trường và trong cơ thể chúng ta, đã tạo ra những đột phá lớn trong lĩnh vực y học. Dù được biết đến nhiều nhất trong lĩnh vực điện tử và công nghiệp, silicon cũng đã góp phần làm gia tăng chất lượng điều trị và chăm sóc sức khỏe. Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật của silicon trong y học:

Silicon trong xương khớp: Silicon đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì sức khỏe của xương và khớp. Silicon giúp tăng cường sự kết hợp giữa canxi và phosphor trong xương, tạo ra một hệ thống xương chắc khỏe. Silicon cũng được tìm thấy trong các mô liên kết, giúp tăng cường độ đàn hồi và khả năng chịu lực của chúng.

Ứng dụng trong phẫu thuật: Các sản phẩm dựa trên silicon như các loại gel, màng và vật liệu đệm silicon đã được sử dụng trong phẫu thuật thẩm mỹ và tái tạo. Ví dụ, các loại gel silicon thường được sử dụng sau phẫu thuật để giảm xâm lấn và giảm vết sẹo. Các vật liệu đệm silicon cũng được sử dụng trong cấy ghép vú và các phẫu thuật thẩm mỹ khác.

Điều trị vết thương: Các băng cá nhân silicon đã được phát triển và sử dụng để điều trị vết thương và bỏng. Chúng không chỉ giúp bảo vệ vết thương khỏi vi khuẩn và nhiễm trùng mà còn giữ cho vùng vết thương luôn ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hồi phục.

Thiết bị y tế bán dẫn: Với sự phát triển của công nghệ, silicon đã trở thành chất liệu quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị y tế điện tử. Các cảm biến sức khỏe, thiết bị đo điện tim và nhiều thiết bị y tế thông minh khác đều sử dụng các mạch bán dẫn dựa trên silicon.

Ứng dụng trong chẩn đoán: Silicon cũng đóng vai trò trong việc phát triển các hệ thống cảm biến sinh học cho việc chẩn đoán bệnh tật. Các cảm biến này có thể phát hiện các chỉ số sinh lý và hóa học nhất định trong cơ thể, giúp các bác sĩ chẩn đoán nhanh chóng và chính xác hơn.

Ứng dụng trong dược phẩm: Một số dạng silicon, chẳng hạn như siloxane, đã được sử dụng trong việc sản xuất dược phẩm. Chúng giúp cải thiện độ ổn định, độ phân tán và khả năng thẩm thấu của một số dược phẩm.

Thiết bị cấy ghép: Một số thiết bị gắp ghép như mắt giả, cánh tay giả và các phần cơ thể khác cũng được làm từ silicon vì độ đàn hồi, khả năng chịu lực và tính thẩm mỹ của nó.

Dược động học

Silicon không được xem là một dược phẩm và do đó không có một dược động học cụ thể được xác định như các dược phẩm truyền thống.

Phương pháp sản xuất

Quy trình sản xuất silicon tinh thể thương mại, với độ nguyên chất từ 96-98%, bắt đầu từ việc nung chảy SiO2 với carbon trong lò điện, tiếp theo là quá trình tinh chế vùng. Silicon này sau đó có thể được tinh chế đến mức độ nguyên chất 99,7% thông qua quá trình lọc.

Để thu được silicon bán dẫn siêu tinh khiết với độ nguyên chất lên đến 99,97%, có thể sử dụng quy trình khử silicon tetrachloride hoặc trichlorosilane bằng hydro tinh khiết. Silicon sẽ được kết tụ trên các sợi tantalum hoặc vonfram nóng ở khoảng 800°C.

Trong một kỹ thuật tiên tiến, natri fluorosilicate phản ứng với natri tạo ra một nhiệt lượng đủ lớn để sản sinh silicon tetraflorua. Khi chất này tiếp tục phản ứng với natri, kết quả thu được là silicon có độ tinh khiết cao cùng với natri florua. Điểm đặc biệt của phương pháp này là nó không cần nguồn nhiệt bên ngoài, chỉ dựa vào nhiệt được sinh ra từ phản ứng ban đầu.

Độc tính ở người

Silicon là một nguyên tố tự nhiên và là thành phần chính của cát và quặng silicat. Dưới dạng nguyên tố, silicon không được coi là độc hại. Tuy nhiên, khi nói về “độc tính của silicon,” người ta thường ám chỉ độc tính của bụi silic, chứ không phải nguyên tố silicon thực sự. Dưới đây là một số thông tin về độc tính liên quan đến bụi silic:

Bụi silic tinh thể: Hít phải bụi silic tinh thể có thể gây ra một bệnh gọi là bệnh bụi phổi silic. Điều này có thể dẫn đến sự viêm và sẹo của phổi, gây khó khăn trong việc hô hấp. Những người làm việc trong ngành khai thác mỏ, xây dựng, và nhiều lĩnh vực khác có thể tiếp xúc với bụi silic tinh thể.

Silicosis: Là một bệnh nghề nghiệp gây ra bởi việc hít phải bụi silic tinh thể trong thời gian dài. Bệnh này không có phương pháp chữa trị và có thể dẫn đến các vấn đề về hô hấp nghiêm trọng.

Ung thư: Một số nghiên cứu đã cho thấy mối liên quan giữa việc tiếp xúc với bụi silic tinh thể với tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi.

Tính an toàn

Khi tiếp xúc với silicon tại môi trường làm việc, con người có thể phơi nhiễm thông qua việc hít vào, nuốt chúng hoặc tiếp xúc qua da và mắt. Trong hai tình huống sau cùng, có khả năng gây kích ứng nhẹ. Tuy nhiên, việc hít phải silicon có thể mang lại hậu quả nghiêm trọng.

Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp (OSHA) đã quy định mức tiếp xúc cho phép là 15 mg/m3 cho tổng lượng phơi nhiễm và 5 mg/m3 cho việc hít vào trong khoảng thời gian 8 giờ làm việc. Trong khi đó, Viện An toàn và Sức khỏe Lao động Quốc gia (NIOSH) khuyến nghị giới hạn phơi nhiễm là 10 mg/m3 cho tổng lượng và 5 mg/m3 thông qua đường hô hấp trong suốt 8 giờ làm việc.

Hít phải bụi silic tinh thể có thể gây ra bệnh bụi phổi silic, một bệnh nghề nghiệp diễn ra với các biểu hiện viêm và sẹo ở các tổn thương như các nốt ở phần thùy trên của phổi.

Lưu ý khi sử dụng Silicon

Đối với sản phẩm tiêu dùng chứa silicon, luôn đọc kỹ nhãn và tuân thủ tất cả các chỉ dẫn sử dụng.

Mặc dù silicon được sử dụng trong một số ứng dụng y học, như gel độn ngực, nhưng có các rủi ro liên quan. Đảm bảo thảo luận với bác sĩ hoặc chuyên gia y tế trước khi tiếp tục.

Đôi khi, silicon bị nhầm lẫn với silicone – một dẫn xuất của silicon sử dụng trong nhiều sản phẩm từ dụng cụ y tế đến mỹ phẩm. Silicone và silicon có độc tính và tính chất khác nhau, điều quan trọng là không được nhầm lẫn chúng.

Một vài nghiên cứu của Silicon trong Y học

Quản lý lâm sàng không phẫu thuật các tổn thương quanh chóp bằng cách sử dụng keo Canxi Hydroxide-Iodoform-Silicon-Dầu

Đặt vấn đề: Mục đích của nghiên cứu là tránh nhổ răng bằng cách điều trị không phẫu thuật tổn thương quanh chóp. Nó đánh giá tiến trình lành vết thương để đáp ứng với bột dầu canxi hydroxit-iodoform-silicon (CHISP). Thang đánh giá mức độ đau bằng số đã được sử dụng để xác nhận phương pháp này. Hơn nữa, CHISP còn được sử dụng để điều trị các tổn thương nang thứ phát do răng vĩnh viễn bị nhổ sau chấn thương.

Vật liệu và phương pháp: Hơn 200 bệnh nhân u nang chân răng được điều trị bằng CHISP qua ống tủy. Chụp X quang được sử dụng để xác minh kích thước và vị trí tổn thương, đảm bảo đưa chính xác đến vị trí và theo dõi tiến trình lành xương ở vùng tổn thương. Mười nam và 10 nữ được chọn ngẫu nhiên để đánh giá thống kê.

Kết quả: Không có báo cáo về tình trạng đau nặng, biến chứng hoặc thất bại trong việc lành nang. Việc chữa lành hoàn toàn đã đạt được trong trung bình 75 ngày. Hơn nữa, việc chữa lành u nang chân răng thứ phát do nhổ răng sau chấn thương đã thành công.

Kết luận: CHISP có tác dụng sát khuẩn, giúp tăng cường và rút ngắn thời gian lành vết thương quanh chóp. Thủ tục ít xâm lấn tránh nhổ răng và giảm sự tiêu xương. Quản lý u nang bằng CHISP có thể khắc phục các phương pháp điều trị tủy răng thất bại. Kết quả cho thấy khả năng tái tạo xương của CHISP được đề xuất trong giai đoạn nhanh thứ nhất và giai đoạn chậm thứ hai.

Tài liệu tham khảo

1. Al Khasawnah, Q., Hassan, F., Malhan, D., Engelhardt, M., Daghma, D. E. S., Obidat, D., Lips, K. S., El Khassawna, T., & Heiss, C. (2018). Nonsurgical Clinical Management of Periapical Lesions Using Calcium Hydroxide-Iodoform-Silicon-Oil Paste. BioMed research international, 2018, 8198795. https://doi.org/10.1155/2018/8198795
2. Drugbank, Silicon, truy cập ngày 26 tháng 9 năm 2023.
3. Pubchem, Silicon, truy cập ngày 26 tháng 9 năm 2023.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội