Chlorhexidine (viết tắt là CHG) là hợp chất sát khuẩn và khử trùng cation thuộc nhóm bisbiguanide, có hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng đối với vi khuẩn gram dương, vi khuẩn gram âm, nấm men và một số loại virus có màng bọc lipid. Nhờ khả năng bám dính kéo dài trên bề mặt sinh học (tính bám dính substantivity), chlorhexidine được coi là chất sát khuẩn tiêu chuẩn vàng trong thực hành nha khoa và kiểm soát nhiễm khuẩn bệnh viện.
Cấu trúc hóa học và đặc tính lý hóa
Về mặt hóa học, phân tử chlorhexidine gồm hai nhóm biguanide đối xứng nối với nhau qua cầu nối hexamethylene và gắn với hai gốc 4-chlorophenyl ở hai đầu. Dạng base tự do của chlorhexidine ít tan trong nước, do đó trong dược phẩm và y tế, hoạt chất này chủ yếu được sử dụng dưới dạng muối tan, phổ biến nhất là muối digluconate (chlorhexidine digluconate) và muối diacetate.
Muối chlorhexidine digluconate tan rất tốt trong nước và dung môi cồn, duy trì tính ổn định cao trong khoảng pH sinh lý từ 5,0 đến 7,0. Trong môi trường nước, phân tử phân ly tạo thành các cation mang hai điện tích dương, đây là yếu tố quyết định hoạt tính sinh học của thuốc khi tương tác với bề mặt tế bào vi sinh vật.
Cơ chế tác dụng kháng khuẩn
Theo tổng quan kinh điển của Gerald McDonnell và A. Denver Russell (1999), cơ chế kháng khuẩn của chlorhexidine phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ tiếp xúc:
- Ở nồng độ kìm khuẩn thấp: Các cation chlorhexidine tích điện dương nhanh chóng liên kết tĩnh điện với các nhóm phosphate và carboxyl mang điện tích âm trên màng ngoài và màng tế bào chất của vi khuẩn. Sự liên kết này làm mất ổn định màng sinh chất, gây rò rỉ các phân tử có khối lượng thấp như ion kali và phospho, làm rối loạn cân bằng thẩm thấu và ức chế các enzyme màng.
- Ở nồng độ diệt khuẩn cao: Phân tử chlorhexidine thâm nhập sâu qua màng tế bào vào bào tương, gây kết tủa không thuận nghịch các protein nội bào và acid nucleic. Hiện tượng đông vón tế bào chất này dẫn đến sự chết tế bào nhanh chóng mà không phụ thuộc vào quá trình phân chia của vi khuẩn.
Phổ tác dụng vi sinh vật
Chlorhexidine thể hiện hoạt tính rộng đối với nhiều nhóm vi sinh vật gây bệnh:
- Vi khuẩn Gram dương: Rất nhạy cảm với chlorhexidine, bao gồm các loài Staphylococcus aureus (kể cả chủng MRSA), Streptococcus mutans và Enterococcus faecalis.
- Vi khuẩn Gram âm: Có độ nhạy cảm vừa phải (như Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae). Một số trực khuẩn gram âm không lên men như Pseudomonas aeruginosa và Burkholderia cepacia có khả năng kháng nội tại tự nhiên ở nồng độ thấp nhờ cơ chế bơm tống thuốc và màng ngoài ít thấm.
- Nấm: Có hoạt tính diệt nấm đối với Candida albicans và các loài nấm men gây bệnh cơ hội.
- Virus: Có hiệu lực bất hoạt các virus có vỏ bọc lipid (như HSV, HIV, RSV, Coronavirus) do phá vỡ màng bọc lipid, nhưng hầu như không có tác dụng đối với các virus trần không vỏ bọc như Poliovirus, Rotavirus hoặc Enterovirus.
- Nha bào: Không diệt được nha bào của vi khuẩn (như Clostridioides difficile, Bacillus anthracis) ở nhiệt độ phòng.
Dược động học và tính hấp thu qua mô sinh học
Do mang bản chất cation phân tử lượng lớn và phân ly mạnh ở pH sinh lý, chlorhexidine có độ hấp thu toàn thân cực kỳ thấp (< 2%) khi dùng tại chỗ qua da lành hoặc qua niêm mạc đường tiêu hóa sau khi súc miệng. Phần lớn lượng thuốc sau khi nuốt phải sẽ được đào thải nguyên vẹn qua đường phân mà không trải qua quá trình chuyển hóa sinh học đáng kể tại gan.
Điểm độc đáo của chlorhexidine nằm ở tính bám dính substantivity cao. Trên bề mặt mô răng, chlorhexidine liên kết với các gốc phosphate của tinh thể hydroxyapatite và protein màng thu nhận. Tại lớp sừng của da, hoạt chất tạo phức liên kết với keratin, tạo ra một lớp màng kháng khuẩn bảo vệ duy trì hiệu lực diệt khuẩn bền vững trong nhiều giờ sau khi rửa sạch.
Cơ chế đề kháng và sự thích ứng của vi sinh vật
Mặc dù hiện tượng kháng thuốc kháng sinh qua trung gian plasmid không trực tiếp vô hiệu hóa chlorhexidine như đối với các kháng sinh đặc hiệu, một số chủng vi khuẩn đã phát triển cơ chế thích ứng làm giảm độ nhạy cảm:
- Bơm tống thuốc đa cơ chất (multidrug efflux pumps): Các gen kháng chất sát trùng thuộc họ qac (như qacA/B ở Staphylococcus aureus) mã hóa các protein vận chuyển màng phụ thuộc năng lượng, giúp đẩy các phân tử chlorhexidine ra ngoài tế bào chất khi nồng độ thuốc ở mức dưới ngưỡng ức chế.
- Tăng sinh màng sinh học (biofilm): Vi khuẩn tồn tại trong cấu trúc màng sinh học nha khoa hoặc màng bám trên ống thông catheter được bao bọc bởi chất nền ngoại bào (EPS) giàu polysaccharide, làm cản trở sự khuếch tán sâu của các cation chlorhexidine vào lõi vi khuẩn.
So sánh chlorhexidine và povidone-iodine trong sát khuẩn lâm sàng
Bảng dưới đây so sánh hai hoạt chất sát khuẩn được sử dụng phổ biến nhất trong môi trường y tế:
| Tiêu chí so sánh | Chlorhexidine (CHG) | Povidone-iodine (PVP-I) |
|---|---|---|
| Nhóm hóa chất | Bisbiguanide cation | Phức hợp Iodophore phóng thích iod tự do |
| Hiệu quả bám dính kéo dài | Rất cao (tác dụng tồn lưu đến nhiều giờ) | Thấp (mất hoạt tính nhanh khi iod bay hơi) |
| Ảnh hưởng bởi máu và chất hữu cơ | Ít bị giảm hoạt tính bởi dịch sinh học | Giảm hoạt tính đáng kể khi có máu và mủ |
| Tác dụng diệt nha bào | Không có tác dụng diệt nha bào | Có thể diệt nha bào khi tiếp xúc kéo dài |
| Kích ứng mô và độc tính da | Ít gây kích ứng da, chống chỉ định tai trong và mắt | Có thể gây kích ứng da, hấp thu iod toàn thân |
Ứng dụng lâm sàng trong y khoa và nha khoa
Theo chuyên luận của C. G. Jones (1997) và hướng dẫn phòng ngừa nhiễm khuẩn của Naomi O'Grady và cộng sự (2011), chlorhexidine có các chỉ định thiết yếu sau:
- Nha khoa và vệ sinh răng miệng: Dung dịch súc miệng chứa chlorhexidine digluconate nồng độ từ 0.12% đến 0.2% là tiêu chuẩn vàng trong điều trị viêm nướu, viêm nha chu, chăm sóc bệnh nhân sau phẫu thuật cấy ghép implant hoặc can thiệp răng hàm mặt. Hoạt chất bám vào màng men răng và giải phóng chậm, ức chế tái hình thành mảng bám vi khuẩn.
- Sát khuẩn da trước phẫu thuật và thủ thuật: Dung dịch cồn chlorhexidine 2% được khuyến cáo hàng đầu để chuẩn bị da trước khi rạch mổ hoặc đặt ống thông tĩnh mạch trung tâm, giúp giảm tỷ lệ nhiễm trùng huyết liên quan đến đường truyền mạch máu.
- Tắm sát khuẩn toàn thân tại khoa hồi sức tích cực: Khăn lau hoặc dung dịch tắm chứa chlorhexidine 2% hoặc 4% giúp khử khuẩn da người bệnh nặng, giảm nguy cơ lây truyền chéo các vi khuẩn đa kháng thuốc.
- Vệ sinh tay phẫu thuật viên: Dung dịch rửa tay chứa chlorhexidine gluconate 4% kết hợp chất tạo bọt tạo tác dụng diệt khuẩn tức thì và ngăn chặn vi khuẩn phát triển dưới găng tay phẫu thuật.
Tác dụng không mong muốn và lưu ý an toàn
Mặc dù có độ an toàn cao khi dùng ngoài, chlorhexidine có thể gây ra một số tác dụng phụ cần lưu ý:
- Đổi màu răng và lưỡi: Việc súc miệng chlorhexidine liên tục trên 2 tuần thường tạo vết ố màu nâu trên bề mặt răng, miếng trám thẩm mỹ và gai lưỡi do tương tác với tannin trong thức ăn. Hiện tượng này hoàn toàn có thể làm sạch bằng kỹ thuật đánh bóng nha khoa.
- Rối loạn vị giác tạm thời: Một số bệnh nhân cảm nhận vị đắng kéo dài hoặc giảm cảm nhận vị giác sau khi súc miệng.
- Độc tính trên cơ quan cảm giác: Tuyệt đối chống chỉ định để chlorhexidine tiếp xúc trực tiếp với tai trong (nguy cơ điếc không phục hồi do độc tính ốc tai) và giác mạc mắt (nguy cơ loét biểu mô giác mạc nghiêm trọng).
- Phản ứng quá mẫn: Dị ứng tiếp xúc ngoài da hoặc hiếm gặp hơn là sốc phản vệ nặng ở người có cơ địa dị ứng mẫn cảm với biguanide.
- Tương tác vô hiệu hóa: Chlorhexidine bị mất hoạt tính kháng khuẩn khi kết hợp với các hợp chất anion như sodium lauryl sulfate. Do đó, người dùng nên súc miệng bằng nước sạch và chờ tối thiểu 30 phút sau khi đánh răng trước khi dùng dung dịch chlorhexidine.