Silicon dioxide: Hợp chất có nhiều trong tự nhiên và có nhiều công dụng bất ngờ

Silicon dioxide là gì?

Silicon dioxide hay còn gọi là silica, là một oxit của silicon có công thức hóa học SiO₂, thường có trong tự nhiên dưới dạng thạch anh. Ở nhiều nơi trên thế giới, silic là thành phần chính của cát.

Silica cũng được dùng như một phần của chế độ ăn uống tự nhiên của con người. Chúng ta tìm thấy silicon dioxide một cách tự nhiên trong nhiều loại thực phẩm và đồ uống. Ví dụ như:

• Chuối;
• Trứng;
• Cá;
• Hạt;
• Đậu xanh;
• Rau lá xanh;
• Sữa;
• Muối;
• Gia vị;
• Đường;
• Bột nở;
• Bột mì.

Trong ngành công nghiệp dược phẩm, silicon dioxide (còn được gọi là silicon dioxide dạng keo) có nhiều ứng dụng trong làm chất chống đóng bánh, chất hấp phụ, chất phân rã hoặc chất trượt để cho phép bột chảy tự do khi chế biến viên thuốc. Hợp chất này dường như trơ về mặt sinh học. Silicon dioxide được FDA công nhận là an toàn cho sức khoẻ con người.

Hít phải silic tinh thể mịn có thể dẫn đến viêm mô phổi nghiêm trọng, bệnh bụi phổi silic, viêm phế quản, ung thư phổi và các bệnh tự miễn toàn thân, chẳng hạn như bệnh lupus ban đỏ và viêm khớp dạng thấp. Hít phải silicon dioxide vô định hình, với liều lượng cao, sẽ dẫn đến tình trạng viêm ngắn hạn không vĩnh viễn, sau đó mọi tổn thương sẽ lành lại.

Điều chế sản xuất Silicon dioxide

Silicon dioxide chủ yếu thu được bằng cách khai thác mỏ, bao gồm khai thác cát và tinh chế thạch anh. Thạch anh phù hợp dùng cho nhiều mục đích, trong khi cần phải xử lý hóa học để tạo ra sản phẩm tinh khiết hơn hoặc phù hợp hơn.

Silica vô định hình hoặc silica kết tủa thu được bằng cách axit hóa dung dịch natri silicat. Silica gel được rửa sạch và khử nước để tạo ra silica vi xốp không màu. Phản ứng liên quan đến trisilicate cùng với axit sunfuric được đưa ra dưới đây:

Na₂Si₃O₇ + H₂SO₄ → 3SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

Tính chất của Silicon Dioxide:

• Silicon dioxide có thể trong suốt đến hơi xám, kết tinh, không mùi hoặc vô định hình.
• Nhiệt độ nóng chảy và sôi của Silicon Dioxide lần lượt là 1713°C và 2950°C.
• Nó hòa tan trong axit hydrofluoric nhưng không hòa tan trong axit và nước.
• Vì độ phân cực của phân tử bằng 0 nên silicon dioxide không phải là một chất hóa học có tính phản ứng cao.
• Với oxy, 'Si' tạo thành hai liên kết đôi. Kết quả là nó là một phân tử cực kỳ ổn định.
• Nó cũng có độ bền điện môi cao, cho phép nó được sử dụng làm chất cách điện và chất bán dẫn.

Silica có nhiều dạng, tùy thuộc vào cách sản xuất, bao gồm:

• Silica tinh thể: Thường thu được từ khai thác thạch anh. Thạch anh thực sự chiếm tỷ lệ cao trong vỏ Trái đất, vì vậy loại này được phổ biến rộng rãi. Đây không phải là dạng được sử dụng trong thực phẩm và có thể gây ra vấn đề khi hít phải trong thời gian dài.
• Silica vô định hình: Được tìm thấy trong trầm tích và đá của trái đất. Loại này còn tạo thành diatomite, diatom silica hay đất diatomit, được tạo thành từ các trầm tích tích tụ theo thời gian trong trầm tích sông, suối, hồ và đại dương.. Đây là loại thường được sử dụng làm chất chống đóng bánh để giữ các loại thực phẩm dạng bột chảy tự do và ngăn chặn sự hấp thụ độ ẩm.
• Silicon dioxide keo: Được sử dụng trong sản xuất máy tính bảng. Loại này được tìm thấy trong các chất bổ sung vì nó có tác dụng chống đóng bánh, hấp phụ, phân rã và trượt.

Cơ chế hoạt động

Silicon dioxide, hay silica, được coi là một khoáng chất vi lượng và có khả năng kích hoạt quá trình khoáng hóa cho xương, răng và collagen. Silicon dioxide chưa được nghiên cứu rộng rãi nên mức tiêu thụ cần thiết hàng ngày chưa được thiết lập. Tuy nhiên, nghiên cứu ban đầu được báo cáo vào năm ngoái về bệnh loãng xương chỉ ra rằng silica có vai trò trong sức khỏe của xương.

Chăm sóc da

Về da, người ta cho rằng silicon dioxide rất quan trọng để tổng hợp collagen tối ưu và kích hoạt các enzyme hydroxyl hóa, quan trọng trong việc hình thành mạng lưới collagen, cải thiện sức mạnh và độ đàn hồi của da. Silicon dioxide cũng liên quan đến quá trình tổng hợp glycosaminoglycan. 

Silicon dioxide hoạt động như một chất tẩy tế bào chết trong các sản phẩm chăm sóc da như sữa tắm và sữa rửa mặt vì đặc tính mài mòn của nó. Hơn nữa, các hạt silica hình cầu giúp sản phẩm dàn trải dễ dàng và đồng đều.

Chăm sóc tóc

Silica đã được biết là cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho da đầu và nang tóc của bạn, do đó nó có thể giúp tóc chắc khỏe và giúp ngăn ngừa gãy rụng tóc. Các nghiên cứu cho thấy hàm lượng silicon trong tóc cao hơn sẽ giúp giảm tỷ lệ rụng tóc và tăng độ bóng của tóc.

Chăm sóc móng

Sự chắc khỏe của móng tay cũng bị ảnh hưởng bởi silicon dioxide, vì nguyên tố này là một trong những khoáng chất chiếm ưu thế trong thành phần của móng. Sự thiếu hụt silicon dioxide trong máu làm cho móng tay giòn và dễ gãy.

Chống loãng xương

Silicon dioxide có thể hỗ trợ sự hình thành các sợi collagen, có nghĩa là nó có thể giúp ích ở mức cơ bản nhất cho sức khỏe xương. Theo một nghiên cứu, silica không chỉ kích thích tổng hợp collagen (cung cấp cấu trúc cho mô liên kết) mà còn kích thích sự phát triển của các tế bào xương, được gọi là nguyên bào xương. Một nghiên cứu hồi cứu xem xét tác động của fluoride, silicon, một loại thuốc gọi là etidronate và magiê đã phát hiện ra rằng silicon làm tăng đáng kể BMD ở xương đùi. 

Silicon dioxide cũng có thể giúp xương của bạn chắc khỏe và có khả năng ngăn ngừa mất xương. Silica có thể ức chế việc sản xuất các hủy cốt bào cũng như quá trình tiêu xương.

Khi dùng qua đường uống, silica về cơ bản không độc hại. Tuy nhiên, hít phải bụi tinh thể silic mịn có thể góp phần gây ra bệnh bụi phổi silic, viêm phế quản hoặc ung thư phổi vì bụi bị mắc kẹt trong phổi và liên tục kích thích mô, làm giảm dung tích phổi.

Bạn có thể tăng cường lượng khoáng chất này trong chế độ ăn uống của mình bằng các nguồn thực phẩm như rau xanh, ngũ cốc nguyên hạt, đậu xanh, bia và rượu vang đỏ. Bia là nguồn cung cấp silicon dioxide tuyệt vời vì hai thành phần chính của nó là lúa mạch và hoa bia rất giàu khoáng chất này.

Nhưng ngũ cốc có hàm lượng cám cao có thể là lựa chọn tốt nhất để tăng lượng silicon trong chế độ ăn uống.

Uống thuốc bổ sung silica là một lựa chọn khả thi khác. Nghiên cứu trước đây đã cho thấy lợi ích lớn nhất ở liều khoảng 40 mg mỗi ngày. Với liều 40mg/ngày được nghiên cứu làm xương chắc khỏe hơn so với liều thấp.

Ứng dụng trong đời sống của Silicon dioxide:

• Trong làm bánh: Tỷ lệ Silicon dioxide được có khoảng 2% trọng lượng của thực phẩm. 
• Trong sản xuất bia: Chất ổn định Silicon dioxide giúp ngăn chặn khói lạnh trong quá trình sản xuất và được lọc ra khỏi sản phẩm cuối cùng.
• Trong thực phẩm dạng viên dành cho chế độ ăn kiêng đặc biệt: Silicon dioxide được dùng làm chất hấp thụ dl-a-tocopheryl axetat và rượu pantothenyl.
• Trong phụ gia thực phẩm: Silicon dioxide được sử dụng rộng rãi làm phụ gia thực phẩm trong các sản phẩm dạng bột hoặc dạng hạt.

Các lưu ý khi sử dụng Silicon dioxide:

• Hãy cho bác sĩ của bạn biết nếu bạn đã từng có bất kỳ phản ứng bất thường hoặc dị ứng nào với thuốc này hoặc bất kỳ loại thuốc nào khác. Ngoài ra, hãy nói với bác sĩ nếu bạn có bất kỳ loại dị ứng nào khác, chẳng hạn như với thực phẩm, thuốc nhuộm, chất bảo quản hoặc động vật. Đối với các sản phẩm không kê đơn, hãy đọc kỹ nhãn hoặc thành phần đóng gói.
• Silica khi uống qua đường miệng không độc hại. Theo một nghiên cứu được thực hiện vào năm 2008, cho thấy hàm lượng silica trong nước càng cao thì nguy cơ mắc chứng mất trí nhớ sẽ giảm xuống. Liều lượng trung bình khoảng 10mg/ngày đã bắt đầu có tác dụng.
• Khi hít phải bụi silic tinh thể mịn, nó có thể dẫn đến viêm phế quản, ung thư phổi hoặc bệnh bụi phổi silic do bụi bám vào phổi. Khi các hạt silica mịn được hít vào với số lượng đủ lớn sẽ làm tăng nguy cơ mắc bệnh viêm khớp dạng thấp và bệnh lupus.
• Những người dễ bị tác dụng phụ nhất do tiếp xúc với tinh thể silic là những người làm việc trong các ngành công nghiệp sau: Khai thác mỏ, thép, xây dựng và phun cát.