Từ dược liệu Việt đến nguyên liệu nano cho ngành mỹ phẩm

Bài toán vi lượng và yêu cầu an toàn sinh học

Selen (Se) từ lâu được biết đến như một nguyên tố vi lượng không thể thiếu đối với sức khỏe con người. Cơ thể không thể tự tổng hợp selen, vì vậy nguồn cung chủ yếu đến từ thực phẩm tự nhiên hoặc các chế phẩm bổ sung.

Ở mức độ phù hợp, selen tham gia cấu tạo trung tâm hoạt động của nhiều enzym chống oxy hóa quan trọng, góp phần bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa - một trong những nguyên nhân thúc đẩy lão hóa và nhiều bệnh mạn tính.

Ngoài ra, selen còn giữ vai trò trong điều hòa chức năng tuyến giáp, hỗ trợ hệ miễn dịch, bảo vệ tế bào sinh sản và được ghi nhận có liên quan đến cơ chế ức chế sự phát triển của một số loại tế bào ung thư.

Tuy nhiên, đặc tính “hai mặt” của vi chất này cũng đặt ra thách thức: Nếu thiếu hụt sẽ gây rối loạn chuyển hóa, nhưng dư thừa có thể dẫn tới ngộ độc, tổn thương đa cơ quan, thậm chí nguy hiểm đến tính mạng.

Chính vì vậy, lựa chọn dạng tồn tại của selen để tối ưu hóa lợi ích sinh học đồng thời hạn chế độc tính là vấn đề mang tính quyết định. Trong những năm gần đây, nano selen (SeNP) nổi lên như một giải pháp tiềm năng.

So với selen ở dạng ion vô cơ, SeNP có sinh khả dụng cao hơn, hoạt tính sinh học mạnh hơn và mức độ độc tính thấp hơn đáng kể khi sử dụng trong cùng điều kiện.

Xu hướng tổng hợp xanh: Từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng bền vững

Hạt nano kim loại có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp: Vật lý, hóa học hoặc sinh học. Tuy nhiên, mỗi hướng tiếp cận đều có những giới hạn nhất định. Phương pháp vật lý thường yêu cầu thiết bị phức tạp, tiêu tốn nhiều năng lượng và thời gian. Trong khi đó, phương pháp hóa học tuy hiệu quả nhưng lại phụ thuộc vào các tác nhân khử tổng hợp, có nguy cơ để lại dư lượng độc hại và phát sinh sản phẩm phụ không mong muốn.

Trước yêu cầu phát triển bền vững và an toàn sinh học, tổng hợp sinh học - đặc biệt là “tổng hợp xanh” - đang được giới nghiên cứu ưu tiên. Phương pháp này tận dụng các hợp chất tự nhiên có trong dịch chiết thực vật làm tác nhân khử và ổn định hạt nano.

Những hợp chất như polyphenol, flavonoid, tannin… không chỉ có khả năng khử ion kim loại thành dạng nano mà còn giúp tăng tính tương thích sinh học của sản phẩm cuối cùng.

Nhờ vậy, quá trình tổng hợp có thể tạo ra các hạt nano có kích thước từ vài chục đến vài trăm nanomet, hạn chế tối đa việc sử dụng hóa chất độc hại, đồng thời giảm chi phí và tác động môi trường. Việc lựa chọn nguồn thực vật giàu polyphenol vì thế trở thành khâu then chốt quyết định chất lượng và hiệu quả của hạt nano thu được.

Tận dụng dược liệu bản địa: Vối và thổ phục linh

Trong khuôn khổ nhiệm vụ phát triển công nghệ mã số UDPTCN03/23-25, do PGS. TS Nguyễn Thị Mai Phương (Viện Sinh học) làm chủ nhiệm, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn hai loại dược liệu quen thuộc tại Việt Nam là cây vối (Cleistocalyx operculatus L.) và thổ phục linh (Smilax glabra Roxb) làm nguồn cung cấp dịch chiết giàu polyphenol.

Lá vối vốn được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày dưới dạng nước uống, nổi tiếng với hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn.

Thổ phục linh là dược liệu truyền thống, thường dùng trong các bài thuốc thanh nhiệt, giải độc. Cả hai đều chứa hàm lượng hợp chất phenolic đáng kể, thích hợp cho vai trò tác nhân khử tự nhiên trong quá trình hình thành nano selen.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển hai quy trình công nghệ lõi. Quy trình thứ nhất sử dụng dịch chiết rễ thổ phục linh kết hợp với plasma điện hóa.

Quy trình thứ hai dùng dịch chiết lá Vối làm tác nhân khử độc lập. Kết quả cho thấy cả hai hướng tiếp cận đều cho hiệu suất tổng hợp đạt xấp xỉ 99%, một con số ấn tượng đối với công nghệ nano sinh học.

Ở quy trình kết hợp thổ phục linh và plasma điện hóa, nồng độ selen trong dung dịch đạt khoảng 400 ppm, kích thước hạt nhỏ hơn 100 nm. Trong khi đó, quy trình sử dụng lá Vối cho sản phẩm có nồng độ khoảng 300 ppm, kích thước dao động từ 50 - 200 nm. Các chỉ số này phù hợp cho mục đích ứng dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm, nơi yêu cầu cao về độ ổn định và an toàn.

Đánh giá hoạt tính sinh học và độc tính

Một trong những nội dung quan trọng của nhiệm vụ là kiểm chứng tính an toàn và hiệu quả sinh học của SeNP tổng hợp theo hướng xanh. Các thí nghiệm in vitro cho thấy hạt SeNP (kết hợp Thổ phục linh và plasma điện hóa) không gây độc tế bào ở nồng độ ≤ 200 mg/ml - mức được xem là an toàn trong điều kiện khảo sát.

Về hoạt tính chống oxy hóa, SeNP thể hiện khả năng ức chế sự hình thành gốc tự do DPPH đạt tới 94% ở nồng độ 125 µg/ml. Đồng thời, khả năng ức chế gốc superoxide đạt 88% ở cùng nồng độ. Những con số này khẳng định tiềm năng của SeNP trong việc bảo vệ tế bào khỏi tổn thương oxy hóa - cơ chế nền tảng của nhiều bệnh lý và quá trình lão hóa da.

Khía cạnh kháng khuẩn cũng cho kết quả tích cực. SeNP có khả năng ức chế vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia coli và nấm Candida albicans, với đường kính vòng kháng khuẩn đạt 25 - 27 mm ở nồng độ 0,2 mg/ml. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng trong mỹ phẩm chăm sóc da, đặc biệt là các sản phẩm hướng tới da nhạy cảm hoặc dễ viêm nhiễm.

Đáng chú ý, khi đánh giá độc tính cấp trên động vật thí nghiệm, giá trị LD50 của chế phẩm SeNP tổng hợp xanh đạt 7,5 mg/kg thể trọng chuột, thấp hơn khoảng ba lần so với nano selen sản xuất bằng phương pháp hóa học. Sự chênh lệch này cho thấy lợi thế rõ rệt về độ an toàn của quy trình xanh.

Hoàn thiện hồ sơ sở hữu trí tuệ và tiêu chuẩn cơ sở

Không dừng lại ở kết quả trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho chế phẩm SeNP và hoàn thiện hồ sơ công bố nguyên liệu, tạo tiền đề cho chuyển giao công nghệ.

Hai quy trình tổng hợp xanh đã được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ cấp văn bằng bảo hộ. Trong đó, bằng độc quyền sáng chế số 45654 (cấp ngày 27/02/2025) bảo hộ quy trình sử dụng thổ phục linh kết hợp plasma điện hóa. Bên cạnh đó, bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 4323 (cấp ngày 12/08/2025) ghi nhận quy trình tổng hợp SeNP có hoạt tính kháng khuẩn từ dịch chiết lá vối.

Ngoài ra, kết quả nghiên cứu cũng được công bố trên tạp chí quốc tế Nano-Structures & Nano-Objects (Q2, CiteScore 5.4), góp phần nâng cao vị thế khoa học của nhóm và khẳng định chất lượng công trình theo chuẩn mực quốc tế.

Ngày 30/12/2025, Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đánh giá nhiệm vụ ở mức Xuất sắc, đồng thời khuyến nghị tiếp tục triển khai giai đoạn hai nhằm mở rộng quy mô và làm sâu sắc hơn các nghiên cứu về tính ổn định, hoạt tính sinh học dài hạn.

Triển vọng ứng dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm

Với đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn, SeNP tổng hợp xanh có thể được sử dụng làm nguyên liệu bổ sung vi lượng trong thực phẩm chức năng, đồ uống tăng cường miễn dịch hoặc sản phẩm dinh dưỡng chuyên biệt. Ở lĩnh vực mỹ phẩm, nano selen có thể tích hợp vào kem dưỡng da, serum hoặc mặt nạ nhằm hỗ trợ bảo vệ da trước tác động của môi trường và quá trình lão hóa.

Một lợi thế đáng kể của công nghệ này là khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu trong nước. Lá vối - vốn sẵn có và dễ trồng - có thể trở thành nguồn nguyên liệu bền vững nếu được quy hoạch vùng trồng và khai thác hợp lý. Điều này không chỉ giảm phụ thuộc vào hóa chất nhập khẩu mà còn tạo thêm giá trị kinh tế cho nông sản bản địa.

Việc kết hợp nghiên cứu khoa học với khai thác dược liệu truyền thống còn góp phần bảo tồn tri thức bản địa, đồng thời thúc đẩy phát triển kinh tế sinh học - một hướng đi phù hợp với chiến lược tăng trưởng xanh.

Hướng tới thương mại hóa và sản xuất quy mô lớn

Dù kết quả bước đầu rất khả quan, quá trình thương mại hóa vẫn cần thêm các nghiên cứu chuyên sâu về độ ổn định lâu dài của hạt nano, tương tác với các thành phần khác trong công thức thực phẩm - mỹ phẩm, cũng như đánh giá an toàn trên quy mô rộng hơn.

Việc tối ưu hóa quy trình ở quy mô công nghiệp, kiểm soát đồng nhất kích thước hạt và đảm bảo chất lượng lô sản xuất là những thách thức tiếp theo. Tuy nhiên, với nền tảng công nghệ đã được bảo hộ và đánh giá cao, triển vọng chuyển giao cho doanh nghiệp trong nước được xem là khả thi.

Trong bối cảnh thị trường thực phẩm bổ sung và mỹ phẩm thiên nhiên tăng trưởng mạnh, một nguyên liệu nano selen “xanh”, có nguồn gốc thực vật và được phát triển bởi các nhà khoa học Việt Nam có thể tạo ra lợi thế cạnh tranh đáng kể.

Nghiên cứu tổng hợp xanh nano selen không chỉ giải quyết bài toán công nghệ mà còn thể hiện cách tiếp cận hài hòa giữa khoa học hiện đại và tài nguyên bản địa. Việc sử dụng dịch chiết lá Vối và Thổ phục linh làm tác nhân khử giúp giảm thiểu hóa chất độc hại, hạn chế chất thải và nâng cao độ an toàn sinh học của sản phẩm.

Kết quả đạt được sau 36 tháng triển khai đã đặt nền móng cho một chuỗi giá trị mới, từ trồng trọt - chiết xuất - tổng hợp nano - đến sản xuất thực phẩm và mỹ phẩm. Nếu được tiếp tục đầu tư ở giai đoạn hai, công nghệ này có thể trở thành mô hình tiêu biểu cho hướng phát triển vật liệu nano sinh học “xanh” tại Việt Nam.

Trong bức tranh chung của công nghệ nano ứng dụng, thành công của nhiệm vụ UDPTCN03/23-25 cho thấy tiềm năng lớn khi khoa học cơ bản được kết nối với nhu cầu thị trường và mục tiêu phát triển bền vững. Nano selen, từ một nguyên tố vi lượng quen thuộc, đang dần được nâng tầm thành nguyên liệu chiến lược cho các sản phẩm chăm sóc sức khỏe thế hệ mới./.