Khử trùng là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Khử trùng là gì?

Khử trùng (disinfection) là quá trình sử dụng hóa chất hoặc tác nhân vật lý để tiêu diệt hoặc bất hoạt phần lớn vi sinh vật gây bệnh trên các bề mặt, dụng cụ, chất lỏng hoặc trong không khí. Không giống như tiệt trùng (sterilization), khử trùng không tiêu diệt hoàn toàn mọi dạng sống vi sinh, đặc biệt là bào tử vi khuẩn – dạng tồn tại kháng lại nhiều điều kiện khắc nghiệt.

Trong các môi trường yêu cầu kiểm soát nhiễm khuẩn như bệnh viện, phòng thí nghiệm, nhà máy thực phẩm, nhà máy dược phẩm hoặc các hệ thống cấp nước, khử trùng đóng vai trò then chốt nhằm ngăn ngừa sự lây lan của các mầm bệnh. Phương pháp khử trùng được lựa chọn phải đảm bảo cân bằng giữa hiệu quả diệt khuẩn, an toàn cho con người và môi trường cũng như chi phí hợp lý.

Theo CDC, khử trùng là một phần trong hệ thống kiểm soát nhiễm khuẩn gồm làm sạch, khử trùng và tiệt trùng. Mỗi cấp độ này được áp dụng phù hợp với loại thiết bị, vật liệu và mức độ nguy cơ lây nhiễm.

Phân biệt khử trùng và tiệt trùng

Tiệt trùng là quá trình loại bỏ hoàn toàn tất cả vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, virus, nấm và cả bào tử. Trong khi đó, khử trùng chỉ nhằm tiêu diệt hoặc làm bất hoạt phần lớn vi sinh vật gây bệnh thông thường. Việc lựa chọn giữa khử trùng và tiệt trùng phụ thuộc vào mục đích sử dụng của vật liệu hoặc bề mặt cần xử lý.

Dụng cụ phẫu thuật xâm lấn yêu cầu tiệt trùng tuyệt đối vì tiếp xúc trực tiếp với mô vô trùng của cơ thể. Ngược lại, các thiết bị y tế không xâm lấn hoặc bề mặt tiếp xúc gián tiếp (như giường bệnh, bàn làm việc) chỉ cần khử trùng ở mức phù hợp để giảm nguy cơ truyền nhiễm.

Tiêu chí	Khử trùng	Tiệt trùng
Hiệu quả	Tiêu diệt phần lớn mầm bệnh	Loại bỏ hoàn toàn vi sinh vật
Bào tử	Không bị tiêu diệt hoàn toàn	Bị tiêu diệt hoàn toàn
Ứng dụng	Bề mặt, thiết bị không xâm lấn	Dụng cụ phẫu thuật, môi trường vô trùng
Phương pháp	Hóa chất, tia UV, nhiệt độ thấp	Autoclave, hơi nước áp suất cao, khí plasma

Khả năng phân biệt chính xác hai khái niệm này rất quan trọng trong thực hành kiểm soát nhiễm khuẩn và trong các tiêu chuẩn công nghiệp như GMP, HACCP hoặc ISO 13485.

Các cấp độ khử trùng

Khử trùng được phân thành ba cấp độ chính theo khuyến cáo từ CDC, tùy theo mức độ tiêu diệt vi sinh vật và mục đích sử dụng. Mỗi cấp độ ứng với phạm vi hiệu quả và yêu cầu sử dụng cụ thể.

• Khử trùng cấp độ cao (High-Level Disinfection - HLD): tiêu diệt gần như tất cả các vi sinh vật, trừ một số bào tử. Dùng cho các thiết bị bán xâm lấn như ống nội soi, dụng cụ gây mê.
• Khử trùng cấp độ trung bình (Intermediate-Level Disinfection): diệt vi khuẩn sinh dưỡng, hầu hết virus và nấm, nhưng không tác dụng với bào tử. Dùng cho bề mặt tiếp xúc với máu, dịch cơ thể.
• Khử trùng cấp độ thấp (Low-Level Disinfection): chỉ tiêu diệt vi khuẩn phổ thông và một số nấm, virus có màng. Thường dùng cho bề mặt không nguy cơ cao như sàn nhà, tường.

Việc lựa chọn sai cấp độ có thể dẫn đến lây nhiễm chéo, giảm hiệu quả phòng ngừa bệnh và tăng chi phí điều trị. Một số khuyến cáo quốc tế yêu cầu phân nhóm thiết bị y tế theo nguy cơ để áp dụng cấp độ khử trùng phù hợp (phân loại Spaulding).

Cơ chế tác động của chất khử trùng

Chất khử trùng tiêu diệt hoặc làm bất hoạt vi sinh vật thông qua nhiều cơ chế sinh hóa khác nhau, tùy thuộc vào bản chất hóa học và cấu trúc của vi sinh vật. Các cơ chế phổ biến bao gồm làm phá vỡ màng tế bào, biến tính protein, phá hủy vật liệu di truyền hoặc ức chế quá trình trao đổi chất.

Hiệu quả của khử trùng phụ thuộc vào các yếu tố:

• Nồng độ và loại hoạt chất
• Thời gian tiếp xúc
• Độ sạch bề mặt trước khử trùng (có chất hữu cơ cản trở)
• Loại vi sinh vật (gram âm, gram dương, virus có màng hoặc không màng)

Một số chất khử trùng và cơ chế của chúng:

Nhóm chất	Cơ chế tác động	Phạm vi hiệu quả
Alcohol (ethanol, isopropanol)	Biến tính protein, phá vỡ lipid	Vi khuẩn, virus có màng
Chlorine (NaOCl)	Oxy hóa màng và enzyme nội bào	Rộng, bao gồm virus không màng
Hydrogen peroxide	Gốc tự do phá DNA và protein	Vi khuẩn, nấm, virus, bào tử (ở nồng độ cao)
Quaternary ammonium compounds (QACs)	Phá vỡ màng tế bào	Vi khuẩn gram dương, virus có màng

Hiểu rõ cơ chế giúp tối ưu hóa quy trình sử dụng, lựa chọn chất phù hợp cho từng tình huống, đồng thời tránh hiện tượng kháng chất khử trùng xảy ra khi dùng sai cách hoặc không đủ liều.

Các loại chất khử trùng thông dụng

Chất khử trùng được phân loại dựa trên cơ chế hoạt động, phổ tác dụng, độc tính và khả năng tương thích với vật liệu xử lý. Việc lựa chọn hóa chất phụ thuộc vào môi trường sử dụng, loại bề mặt cần xử lý và yêu cầu về mức độ khử trùng.

Một số nhóm chất khử trùng phổ biến hiện nay:

• Alcohols: Ethanol và isopropanol ở nồng độ 60–90% có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, virus có màng. Tuy nhiên, không hiệu quả với bào tử và virus không màng. Thường dùng để sát khuẩn tay và bề mặt nhỏ.
• Chlorine compounds: Sodium hypochlorite (NaOCl) có phổ kháng khuẩn rộng, kể cả virus không màng và nấm. Thích hợp để khử trùng nước, sàn nhà, khu vực có nguy cơ lây nhiễm cao.
• Hydrogen peroxide: Ở nồng độ 3–7%, H₂O₂ tiêu diệt được hầu hết vi sinh vật thông thường. Dạng khí hóa hoặc nồng độ cao hơn có thể bất hoạt cả bào tử.
• Quaternary ammonium compounds (QACs): Hiệu quả với vi khuẩn gram dương và virus có màng. Thường dùng để lau bề mặt thiết bị phi y tế.
• Phenolic compounds: Biến tính protein và phá vỡ màng tế bào, dùng để khử trùng bề mặt trong phòng thí nghiệm hoặc khu vực công cộng.

Dưới đây là bảng tổng hợp nhanh các chất khử trùng theo đặc điểm ứng dụng:

Chất khử trùng	Phổ tác dụng	Ứng dụng chính
Ethanol 70%	Vi khuẩn, virus có màng	Sát khuẩn tay, bề mặt kim loại
NaOCl 0.5%	Vi khuẩn, nấm, virus, một số bào tử	Sàn bệnh viện, nước thải, xử lý máu đổ
Hydrogen peroxide 7%	Toàn diện (trừ bào tử ở nồng độ thấp)	Thiết bị y tế, phòng vô trùng
QACs	Gram dương, virus có màng	Bề mặt văn phòng, tay vịn, thiết bị điện tử

Ứng dụng của khử trùng trong y tế

Trong môi trường y tế, khử trùng là trụ cột của chiến lược kiểm soát nhiễm khuẩn, đặc biệt ở các khu vực chăm sóc đặc biệt như phòng mổ, ICU, khu điều trị bệnh truyền nhiễm. Mỗi bề mặt, thiết bị, dụng cụ đều được phân loại theo nguy cơ lây nhiễm và xử lý bằng quy trình khử trùng phù hợp.

Các quy trình khử trùng phổ biến trong y tế bao gồm:

• Khử trùng dụng cụ bán xâm lấn: dùng hydrogen peroxide, acid peracetic hoặc glutaraldehyde.
• Lau chùi bề mặt giữa các ca bệnh: dùng NaOCl 0.5%, cồn 70%, hoặc QACs.
• Khử trùng tay nhanh: cồn 70–85%, WHO khuyến cáo công thức gồm ethanol + glycerin + hydrogen peroxide.

Các lỗi thường gặp là pha sai nồng độ, thời gian tiếp xúc không đủ, không làm sạch trước khi khử trùng. Những sai sót này khiến hiệu quả khử trùng giảm rõ rệt và làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn chéo trong bệnh viện.

Khử trùng trong công nghiệp thực phẩm và xử lý nước

Trong công nghiệp thực phẩm, việc kiểm soát vi sinh vật là yếu tố sống còn để đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người tiêu dùng. Bề mặt chế biến, thiết bị đóng gói, thùng chứa phải được khử trùng định kỳ bằng các chất như acid peracetic, clo, ozone hoặc nước điện phân.

Nguyên tắc khử trùng trong sản xuất thực phẩm:

• Không để lại dư lượng hóa học độc hại trên bề mặt tiếp xúc thực phẩm
• Không tạo mùi, không ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm
• Có phổ diệt khuẩn rộng, kể cả vi sinh vật chịu nhiệt và lên men

Trong xử lý nước, clo và ozone là hai chất khử trùng chính. Clo được dùng phổ biến do chi phí thấp, dễ kiểm soát và duy trì dư lượng. Tuy nhiên, nó có thể tạo ra các sản phẩm phụ như trihalomethanes (THMs), vốn bị nghi ngờ có liên quan đến ung thư nếu nồng độ vượt chuẩn.

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), dư lượng clo trong nước uống không được vượt quá 4 mg/L. Các nhà máy nước hiện đại thường kết hợp clo với ozone hoặc tia UV để tăng hiệu quả và giảm rủi ro hóa chất tồn dư.

Nguy cơ và hạn chế của khử trùng

Dù hiệu quả, khử trùng không phải không có rủi ro. Việc lạm dụng hóa chất hoặc sử dụng sai cách có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Một số chất khử trùng có thể gây kích ứng hô hấp, viêm da, hoặc tạo ra khí độc nếu trộn lẫn không đúng cách.

Rủi ro tiềm ẩn:

• Phản ứng với chất hữu cơ tạo sản phẩm phụ độc hại (THMs, chloramines)
• Vi khuẩn phát triển đề kháng với QACs và các hợp chất phenolic
• Tác động tích lũy lên sức khỏe nhân viên y tế khi tiếp xúc lâu dài

Vấn đề đặc biệt quan tâm là việc lạm dụng khử trùng trong đại dịch COVID-19, khiến nhiều không gian công cộng bị quá tải hóa chất. Điều này dẫn đến nguy cơ ngộ độc cấp tính, đặc biệt ở trẻ nhỏ và người cao tuổi, đồng thời gây tổn hại đến vật liệu nội thất và thiết bị điện tử.

Xu hướng công nghệ khử trùng mới

Các công nghệ khử trùng không dùng hóa chất đang được đẩy mạnh nhằm giảm phụ thuộc vào hóa chất truyền thống, hạn chế ô nhiễm và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

• Tia UV-C: bước sóng 254 nm phá hủy DNA/RNA vi sinh vật, dùng trong phòng sạch, HVAC, robot khử trùng tự hành.
• Plasma lạnh: ion hóa không khí ở áp suất thấp, sinh ra gốc oxy hóa mạnh có thể diệt khuẩn nhanh chóng mà không để lại dư lượng.
• Hơi hydrogen peroxide (VHP): dạng hơi lan tỏa khắp không gian kín, đặc biệt hữu ích cho buồng bệnh, phòng thí nghiệm cấp độ sinh học cao.

Những công nghệ này tuy chi phí đầu tư cao nhưng được kỳ vọng thay thế dần khử trùng hóa học truyền thống trong các môi trường nhạy cảm hoặc yêu cầu khắt khe về an toàn sinh học.

Tài liệu tham khảo

1. Centers for Disease Control and Prevention. Disinfection and Sterilization Guidelines.
2. U.S. Environmental Protection Agency (EPA). Ground Water and Drinking Water Regulations.
3. World Health Organization. Trihalomethanes in Drinking Water.
4. Rutala WA, Weber DJ. Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities. Am J Infect Control. 2022.
5. Food and Drug Administration (FDA). Reprocessing Medical Devices.