Hóa học đằng sau kem đánh răng

Kem đánh răng là một sản phẩm chăm sóc răng miệng mà hầu hết mọi người đều sử dụng trên toàn thế giới, nhưng rất nhiều người không nghĩ quá nhiều về thành phần thực sự của sản phẩm này. Vì thế, tôi đã chọn nghiên cứu kem đánh răng vì tôi muốn cho mọi người thấy có bao nhiêu hóa học liên quan đến một thứ đơn giản và thường được sử dụng như kem đánh răng. Kem đánh răng ảnh hưởng đến cuộc sống của mọi người và đó là thứ tôi sử dụng hai lần một ngày để giữ cho răng sáng bóng, nướu khỏe mạnh và hơi thở thơm tho.

Lịch sử ra đời

Để tìm hiểu về lịch sử ra đời, chúng ta sẽ quay thời gian trở lại với người Ai Cập vào năm 5000 trước Công nguyên, những người đầu tiên sử dụng một loại bột nhão để làm sạch răng, giữ cho nướu khỏe mạnh và hơi thở thơm tho. Người Hy Lạp và La Mã đã sử dụng một loại bột nhão để làm sạch răng của họ và ở Trung Quốc và Ấn Độ, họ bắt đầu sử dụng kem đánh răng khoảng 500 trước Công nguyên.

Ban đầu các thành phần của loại bột nhão này rất khác nhau. Một số trong những loại bột nhão cổ này có chứa móng guốc bò và vỏ trứng trộn với đá bọt. Người Hy Lạp và La Mã ưa thích loại bột nhão thô hơn bằng cách sử dụng vỏ đất và vỏ hàu. Để làm hơi thở thơm mát, họ đã sử dụng bất cứ thứ gì từ than củi đến vỏ cây và người Trung Quốc thậm chí còn sử dụng nhân sâm, muối và bạc hà thảo dược.

Vào những năm 1800, khi kem đánh răng thực sự phát triển thì các thành phần phổ biến trong kem đánh răng là xà phòng, phấn và thậm chí là các loại hạt. Hầu hết mọi người không mua kem đánh răng mà chỉ làm nó ở nhà bằng cách sử dụng công thức than củi tạm thời.

Mãi đến những năm 1850, kem đánh răng mới trở thành dạng lỏng. Trước đây, tất cả kem đánh răng đều là bột, nhưng bây giờ nó là một chất lỏng được bán trong lọ. Năm 1873, Colgate trở thành người đầu tiên bán kem đánh răng thương mại và họ gọi nó là Creme Dentifrice. Vào cuối những năm 1890, Colgate xuất hiện với ống kem đánh răng có thể đóng mở được phát minh bởi Tiến sĩ Washington Sheffield.

Trong những năm 1900, các loại kem đánh răng cụ thể đã xuất hiện và xà phòng trong kem đánh răng đã được đổi thành natri lauryl sulphate. Các loại kem đánh răng mới bao gồm các loại dành cho những người có răng nhạy cảm và kem đánh răng có fluor để làm chậm sâu răng. Những cải tiến hiện đại hơn bao gồm kem đánh răng làm trắng và kem đánh răng với Triclosan. Ngày nay, kem đánh răng còn chứa tất cả các loại hương liệu, chất làm ngọt, và các thành phần khác để bảo quản nó.

Thành phần chung

Hai thành phần hoạt chất duy nhất trong kem đánh răng là Sodium Fluoride (NaF) và Triclosan (C12H7Cl3O2 ), tuy nhiên, hai thành phần này được tìm thấy với số lượng rất nhỏ, mỗi thành phần chỉ chiếm 0,52%. Thành phần phong phú nhất trong kem đánh răng, chiếm 50% trong số đó, là chất mài mòn như gel silica hoặc Silicon Dioxide (SiO2 ).

Nhìn chung có một số chất mài mòn khác nhau cũng chiếm một lượng nhỏ kem đánh răng. Nước (H2O) chiếm 20 đến 40% thành phần trong kem đánh răng. Phần còn lại của các thành phần bao gồm sorbitol (C6H14O6) cho hương vị và như một chất giữ ẩm để giữ cho kem đánh răng mịn và ướt.

1. Chất mài mòn (RDA)

Chất mài mòn có tác dụng loại bỏ lớp màng bẩn bám trên răng, làm răng trắng hơn, chỉ có tác dụng khi sử dụng với bàn chải đánh răng. Những hoạt chất mài mòn được dùng trong kem đánh răng gồm có: Calcium carbonate, dicalcium phosphates, hydrated alumina và một số thành phần silica.

2. Chất tạo bọt (SLS)

Có tác dụng làm sạch qua cơ chế giảm sức căng bề mặt để hòa tan các chất, cho phép xâm nhập và làm lỏng lẻo cấu trúc mảng bám trên bề mặt, góp phần trong quá trình làm trắng răng. Lượng bọt tạo ra trong khi chải răng là do chất này. Điều cần lưu ý là lượng chất tẩy rửa này chỉ nên sử dụng với nồng độ nhỏ trong kem đánh răng để hạn chế gây kích ứng niêm mạc miệng.

Chất hay sử dụng như là chất tẩy rửa trong kem đánh răng là sodium lauryl sulfate. Có một số báo cáo chỉ ra một số người bị chứng áp tơ miệng khi sử dụng kem đánh răng có chứa chất này. Đối với những đối tượng này nên khuyến cáo sử dụng kem đánh răng không chứa chắt tẩy rửa.

3. Hệ thống giữ ẩm

Chất giữ ẩm và yếu tố kết nối là những thành phần quan trọng để duy trì tính bền vững của kem đánh răng. Chúng cùng với chất bảo quản tạo thành hệ thống giữ ẩm, với các công dụng sau:

– Tạo điều kiện cho sự kết nối các thành phần

– Giữ ẩm tốt cho kem đánh răng trong suốt quá trình sử dụng

– Ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn

Chất giữ ẩm thường dùng là polyols (là glycerin, sorbitol và hydrogenated starch hydrolyzates). Chất bảo quản thường dùng là sodium benzoat. Chất kết nối là hydrophilic colloids, ngăn chặn sự tách rời của pha lỏng và rắn trong kem đánh răng.

4. Hương tổng hợp

Hương tổng hợp để giúp kem đánh răng đa dạng và phong phú về vị: Theo như quảng cáo trên các phương tiện truyền thông chúng ta được biết trong kem đánh răng thường có các vị dâu, chanh, trà xanh v..v..v những chất này chính là hương liệu tổng hợp giúp cho kem đánh răng trở nên đa dạng và thú vị hơn.

Hoạt chất chính

Hoạt chất đầu tiên trong kem đánh răng có vai trò lớn trong việc giữ cho răng của bạn sạch sẽ là Sodium Fluoride. Natri Fluoride hoặc NaF, được phát hiện vào đầu những năm 1900 bởi Frederick Sumner McKay, là một chất rắn không mùi màu trắng, chỉ chiếm 0,24% trong tất cả các loại kem đánh răng colgate.

NaF là một hợp chất ion kết tinh trong cấu trúc hình khối và có cấu trúc phân tử bát diện có nghĩa là có 6 nguyên tử được sắp xếp đối xứng xung quanh một nguyên tử trung tâm giống như các đỉnh của khối tám mặt. Dạng khoáng chất của natri florua là Villiaumite, tuy nhiên nó không thu được từ Villiaumite. Nó được sử dụng lần đầu tiên trong kem đánh răng vào năm 1914 và ngày nay vẫn còn trong kem đánh răng vì nó giữ cho răng của bạn cứng và khỏe mạnh.

Hoạt chất thứ hai trong kem đánh răng là Triclosan hoặc C12H7Cl3O2 . Được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1964 tại Thụy Điển bởi công ty Ciba- Geigy. Triclosan chiếm 0,30% của tất cả các loại kem đánh răng Colgate. Trong kem đánh răng, nó có tác dụng như thuốc chống nấm và kháng sinh ngăn ngừa viêm nướu.

Khác với kem đánh răng, nó cũng được sử dụng trong nhiều chất tẩy rửa khác cũng như dầu gội, khăn trải giường và túi đựng rác. Nó là một loại bột trắng đặc được phân loại là ether thơm clo. Có nhiều tranh cãi về mối quan tâm về an toàn của triclosan; tuy nhiên, sản xuất vẫn tiếp tục thông qua tổng hợp.

Vai trò của hóa học

Trước tiên hãy bắt đầu với thành phần nổi tiếng nhất của kem đánh răng là Natri Fluoride. Hợp chất Natri Fluoride được tìm thấy tự nhiên trong thế giới này trong khoáng vật Villiaumite; tuy nhiên, Natri Fluoride hoặc NaF không được sản xuất thương mại từ nguồn này. Natri Fluoride được sản xuất hàng loạt thông qua hai quá trình nhân tạo khác nhau.

Cách đầu tiên được thực hiện là trong quá trình sản xuất phân lân. Để làm phân lân, họ nghiền nát apatit và ngâm nó trong axit sulfuric. Phản ứng này tạo ra axit photphoric, canxi sunfat, hydro florua và silic tetrafluoride. Sau đó hydro florua và silic tetrafluoride có natri florua được phân tách bằng cách cơ bản chà các hợp chất bằng nước hoặc axit fluosilicic.

Một cách khác là bằng cách trung hòa axit hydrofluoric với natri cacbonat (HF + Na2CO3= NaF + H2O + CO2) hoặc natri hydroxit (HF + NaOH = NaF + H2O). Đây không phải là hóa học duy nhất liên quan, mà còn liên quan đến cách Natri Fluoride hoạt động trong kem đánh răng. Natri Fluoride không chỉ ngăn ngừa sâu răng thêm, nó có thể sửa chữa sâu răng nhỏ trước đó.

Natri Fluoride sửa chữa răng của bạn bằng cách thay thế canxi và phốt pho bị mất. Khi nó đến răng của bạn, men răng sẽ hấp thụ nó và các khoáng chất bị mất được thay thế trong quá trình gọi là giữ lại răng cứng. Điều này giúp làm chậm quá trình hòa tan các khoáng chất trong giai đoạn khử khoáng và tăng cường răng bảo vệ chúng khỏi vi khuẩn trong miệng của bạn sản xuất axit phân rã.

Hoạt chất thứ hai trong kem đánh răng là Triclosan. Triclosan hoặc C12H7Cl3O2 không phải là tự nhiên xuất hiện. Thay vào đó, Triclosan được tổng hợp thông qua quy trình vài bước. Đầu tiên, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidin-2-one được khử ẩm bằng cách sử dụng kẽm hoặc canxi oxit biến nó thành 1-vinylpyrrolidin-2-one. Sản phẩm này sau đó có thể được phản ứng với 5-chloro-2- (2,4-dichlorophenoxy)phenyl acrylate trong heptan để tạo thành triclosan.

Trong kem đánh răng triclosan có tác dụng như thuốc chống nấm và kháng sinh bảo vệ nướu của bạn khỏi viêm nướu. Triclosan là chất kiềm khuẩn và nhắm mục tiêu vi khuẩn chủ yếu bằng cách ức chế tổng hợp axit béo. Triclosan hầu như giải phóng enzyme reductase (ENR) của enoyl-acyl của vi khuẩn, ngăn chặn các axit béo gây hại cho nướu của bạn và nó không ảnh hưởng đến cơ thể bạn vì bạn không có enzyme ENR. Vì vậy, mỗi sáng và tối khi mọi người đánh răng đều có hàng tấn hóa chất đang diễn ra.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau nó nhé!

Tham khảo Ecare, ChemistryislifeMedium.