Iodine (I ốt)

Định nghĩa

Iốt (ký hiệu hóa học: I, số nguyên tử 53) là một nguyên tố phi kim thuộc nhóm halogen trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Về mặt sinh học, iốt được phân loại là một nguyên tố vi lượng thiết yếu — nghĩa là cơ thể người không thể tự tổng hợp được mà phải thu nhận từ môi trường bên ngoài qua chế độ ăn uống hoặc bổ sung, với nhu cầu hàng ngày rất nhỏ nhưng mang tính quyết định đối với nhiều quá trình sinh lý nền tảng. Trong lĩnh vực sức khỏe và dinh dưỡng, iốt không chỉ đơn thuần là một khoáng chất, mà là thành phần cấu tạo không thể thay thế của hai hormone tuyến giáp chính: thyroxine (T4) và triiodothyronine (T3). Cả hai hormone này đều chứa iốt trong cấu trúc phân tử — T4 có bốn nguyên tử iốt, còn T3 có ba nguyên tử — và chúng điều hòa gần như toàn bộ hoạt động chuyển hóa tế bào, tăng trưởng, biệt hóa mô, đặc biệt là sự phát triển não bộ và hệ thần kinh trung ương trong giai đoạn bào thai, sơ sinh và tuổi thơ.

Từ góc độ y học lâm sàng, khái niệm "iốt" còn mở rộng sang các dạng tồn tại sinh học và dược lý của nó, bao gồm iốt nguyên tố (I₂), ion iốt (I⁻), iốt hữu cơ (như thyroglobulin, thyroxine), cũng như các muối vô cơ như kali iốt (KI) hay natri iốt (NaI), thường được sử dụng trong phòng ngừa và điều trị các rối loạn liên quan đến thiếu hụt. Sự thiếu hụt iốt kéo dài là nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh lý tuyến giáp phổ biến nhất trên toàn cầu, trong đó nổi bật là bướu cổ đơn thuần, suy giáp, đần độn (cretinism) ở trẻ em, và các rối loạn phát triển trí tuệ không hồi phục. Do đó, iốt không chỉ là một khoáng chất thông thường, mà là một yếu tố sinh học chiến lược trong chính sách y tế công cộng toàn cầu.

Mặc dù tên gọi tiếng Việt phổ biến nhất là "iốt", trong một số văn bản khoa học và dược điển vẫn xuất hiện cách viết "i-ốt" (có gạch nối) nhằm phản ánh rõ hơn nguồn gốc từ tiếng Pháp iode hoặc tiếng Anh iodine. Tuy nhiên, theo Quyết định số 19/2018/QĐ-BYT của Bộ Y tế Việt Nam về Danh mục thuật ngữ chuyên ngành y tế, cách viết chuẩn là "iốt", không có dấu gạch nối, và được ưu tiên sử dụng trong mọi tài liệu chuyên môn, giáo trình đào tạo và hồ sơ y tế chính thống.

Lịch sử và nguồn gốc

Sự khám phá iốt gắn liền với bối cảnh Cách mạng Công nghiệp và sự bùng nổ nghiên cứu hóa học vô cơ đầu thế kỷ XIX. Năm 1811, nhà hóa học người Pháp Bernard Courtois tình cờ phát hiện ra một chất màu tím sẫm bay hơi khi ông đang chiết xuất natri và kali từ tro rong biển để sản xuất thuốc súng. Trong quá trình xử lý tro bằng axit sulfuric, ông quan sát thấy một làn khói tím bốc lên và ngưng tụ thành những tinh thể sáng bóng có mùi đặc trưng — sau này được xác định là iốt nguyên tố (I₂). Courtois đã báo cáo phát hiện này với các đồng nghiệp, trong đó có Joseph Louis Gay-Lussac, người đề xuất tên gọi iode (từ tiếng Hy Lạp ioeidēs, nghĩa là "giống màu tím") do đặc điểm màu sắc đặc trưng của hơi iốt. Đến năm 1813, Sir Humphry Davy tại Anh độc lập xác nhận tính chất hóa học của nguyên tố mới và chính thức giới thiệu tên tiếng Anh là iodine.

Trong nửa đầu thế kỷ XIX, iốt chủ yếu được sử dụng như một chất khử trùng và thuốc sát khuẩn ngoài da. Tuy nhiên, vai trò sinh học của nó chỉ bắt đầu được làm sáng tỏ từ cuối thế kỷ XIX, khi các nhà nội tiết học như Eugène Gley và Adolphe Pierre Duguet tiến hành các thí nghiệm cắt bỏ tuyến giáp trên động vật và quan sát thấy các biểu hiện suy giáp nghiêm trọng. Đến năm 1896, nhà bác học Đức Eugen Baumann lần đầu tiên chứng minh sự hiện diện của iốt trong mô tuyến giáp người thông qua phương pháp phân tích định lượng, mở đường cho giả thuyết rằng iốt là thành phần thiết yếu của hormone tuyến giáp. Phát hiện mang tính bước ngoặt này được khẳng định vào năm 1913 khi Kenneth Kendall và Edward Calvin Kendall phân lập thành công thyroxine tinh khiết và xác định cấu trúc phân tử của nó, trong đó có bốn nguyên tử iốt — công trình sau đó giúp Kendall đoạt Giải Nobel Sinh lý và Y học năm 1950.

Tại Việt Nam, vấn đề thiếu iốt được ghi nhận từ những năm 1930–1940 qua các báo cáo y tế thực địa tại vùng núi phía Bắc và Tây Nguyên, nơi tỷ lệ bướu cổ đạt tới 30–50%. Đến năm 1960, Viện Dinh dưỡng Quốc gia (nay là Viện Dinh dưỡng Quốc gia – Bộ Y tế) khởi xướng chương trình điều tra quốc gia đầu tiên về tình trạng thiếu iốt và đưa ra khuyến nghị sử dụng muối iốt. Sau đó, Chính phủ ban hành Quyết định số 178/CP ngày 15/12/1993 về việc bắt buộc tăng cường iốt vào muối ăn, đánh dấu bước ngoặt trong kiểm soát bệnh thiếu iốt tại Việt Nam. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), tỷ lệ bướu cổ ở trẻ em Việt Nam đã giảm từ 17,4% năm 1993 xuống còn dưới 5% vào năm 2010, và đến năm 2022, Việt Nam được WHO công nhận là quốc gia kiểm soát thành công tình trạng thiếu iốt trên quy mô dân số.

Đặc điểm và tính chất

Về mặt vật lý, iốt là một chất rắn tinh thể màu xám đen có ánh kim, dễ bay hơi ở nhiệt độ phòng tạo thành hơi tím đặc trưng. Khối lượng riêng của iốt là 4,93 g/cm³, điểm nóng chảy là 113,7 °C và điểm sôi là 184,3 °C. Iốt ít tan trong nước (0,03 g/L ở 20 °C) nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như cloroform, carbon tetrachloride và ethanol, tạo dung dịch màu tím đặc trưng. Trong nước, iốt tồn tại chủ yếu dưới dạng ion iốt (I⁻) khi kết hợp với các muối kiềm, hoặc dưới dạng phức với iodua (I₃⁻) khi có mặt KI — đây là cơ sở để sản xuất các dung dịch sát khuẩn như dung dịch Lugol.

Về mặt hóa học, iốt có độ âm điện thấp nhất trong nhóm halogen (2,66 theo thang Pauling), do đó tính oxi hóa yếu hơn flo, clo và brom. Tuy nhiên, iốt vẫn thể hiện tính oxi hóa rõ rệt trong môi trường acid và có khả năng phản ứng với nhiều chất khử như natri thiosulfat, hydrazin hoặc lưu huỳnh dioxide. Một đặc điểm quan trọng là iốt dễ dàng chuyển đổi giữa các trạng thái oxy hóa khác nhau: −1 (ion iốt I⁻), 0 (iốt nguyên tố I₂), +1 (hypoiodite IO⁻), +3 (iodite IO₂⁻), +5 (iodate IO₃⁻) và +7 (periodate IO₄⁻). Trong sinh học, dạng duy nhất được hấp thu hiệu quả qua niêm mạc ruột là ion iốt (I⁻), còn iốt nguyên tố (I₂) phải được khử trước khi vào máu. Các dạng iốt hữu cơ như thyroxine hay iốt trong thực phẩm biển thường được thủy phân trong ruột để giải phóng I⁻ trước khi hấp thu.

• Tính ổn định sinh học: Ion iốt (I⁻) rất bền trong môi trường nước và không bị phân hủy bởi nhiệt độ nấu nướng thông thường; tuy nhiên, nó dễ bị bay hơi khi đun sôi kéo dài trong môi trường kiềm hoặc khi tiếp xúc với ánh sáng mạnh và không khí.
• Tính tương tác: Iốt cạnh tranh với các anion khác như thiocyanat (SCN⁻), nitrat (NO₃⁻) và perchlorat (ClO₄⁻) tại vị trí vận chuyển NIS (sodium-iodide symporter) trên màng tế bào tuyến giáp, dẫn đến ức chế hấp thu iốt nếu các chất này có nồng độ cao.
• Tính tích lũy: Cơ thể người chứa khoảng 15–20 mg iốt, trong đó 70–80% tập trung ở tuyến giáp; phần còn lại phân bố ở tuyến vú, buồng trứng, dạ dày, tuyến nước bọt và máu. Thời gian bán thải sinh học của iốt trong cơ thể là khoảng 10 ngày, nhưng ở tuyến giáp có thể kéo dài tới vài tuần do cơ chế giữ iốt qua quá trình iod hóa tyrosine.

Phân loại

Iốt vô cơ

Đây là dạng iốt tồn tại dưới dạng ion hoặc muối, phổ biến nhất là kali iốt (KI) và natri iốt (NaI). Kali iốt được sử dụng rộng rãi trong muối iốt tăng cường, viên uống dự phòng và thuốc cấp cứu trong phơi nhiễm phóng xạ (ngăn chặn hấp thu iốt-131 vào tuyến giáp). Dạng này có sinh khả dụng cao (>95%), dễ hòa tan và ổn định trong điều kiện bảo quản khô ráo, tối.

Iốt hữu cơ

Bao gồm iốt liên kết với các phân tử hữu cơ như thyroglobulin (protein tiền thân của hormone giáp), thyroxine (T4), triiodothyronine (T3), cũng như iốt trong các thực phẩm tự nhiên như tảo bẹ, cá biển, tôm, cua, hàu. Iốt hữu cơ trong thực phẩm thường có sinh khả dụng dao động từ 50–90%, tùy thuộc vào ma trận thực phẩm và trạng thái tiêu hóa. Một số dạng iốt hữu cơ như iốt trong tảo bẹ có thể tồn tại dưới dạng phức hợp với polysaccharide (ví dụ: fucoidan), làm chậm tốc độ giải phóng iốt nhưng tăng cường khả năng hấp thu ở ruột già.

Iốt phóng xạ

Các đồng vị phóng xạ của iốt, đặc biệt là iốt-131 (¹³¹I) và iốt-123 (¹²³I), được ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh lý tuyến giáp. Iốt-131 phát ra tia beta có năng lượng cao, dùng để phá hủy tế bào tuyến giáp trong điều trị ung thư giáp và cường giáp kháng trị. Iốt-123 phát tia gamma với năng lượng phù hợp cho chụp xạ hình tuyến giáp (scintigraphy), cho phép đánh giá chức năng và cấu trúc tuyến mà không gây tổn thương tế bào.

Cơ chế hoạt động

Cơ chế sinh học của iốt bắt đầu từ quá trình hấp thu qua niêm mạc tá tràng và hỗng tràng dưới dạng ion iốt (I⁻) nhờ hệ thống vận chuyển chủ động NIS (sodium-iodide symporter), một protein màng phụ thuộc năng lượng ATP. Sau khi vào máu, iốt được vận chuyển đến tuyến giáp, nơi NIS trên bề mặt tế bào nang giáp tích cực bơm I⁻ vào bên trong tế bào chống lại gradien nồng độ — nồng độ iốt trong tuyến giáp có thể cao gấp 20–50 lần so với huyết tương. Tiếp theo, iốt được oxy hóa bởi enzyme peroxidase tuyến giáp (TPO) thành dạng hoạt động (I⁰ hoặc hypoiodous acid), sau đó gắn vào các gốc tyrosine trên phân tử thyroglobulin để tạo ra monoiodotyrosine (MIT) và diiodotyrosine (DIT). Hai phân tử DIT kết hợp tạo thành thyroxine (T4), trong khi một MIT và một DIT kết hợp tạo thành triiodothyronine (T3). Toàn bộ quá trình này đòi hỏi sự hiện diện đầy đủ của iốt, selen (cho enzyme deiodinase), sắt (cho TPO) và vitamin A (điều hòa biểu hiện gen NIS).

Ứng dụng thực tế

Trong dinh dưỡng cộng đồng, ứng dụng quan trọng nhất là tăng cường iốt vào muối ăn — một can thiệp chi phí thấp, hiệu quả cao và dễ triển khai. Tại Việt Nam, muối iốt được bổ sung kali iốt với hàm lượng 20–30 mg/kg muối, đảm bảo cung cấp 150 µg iốt/ngày cho người trưởng thành khi tiêu thụ 5 g muối/ngày. Ngoài ra, iốt còn được bổ sung vào nước uống (ở một số vùng thiếu iốt nặng), sữa bột trẻ em, bột dinh dưỡng và thực phẩm chức năng. Trong y khoa, iốt được dùng làm thuốc sát khuẩn ngoài da (dung dịch povidone-iodine), thuốc điều trị cường giáp (thuốc kháng giáp như propylthiouracil phối hợp với iốt), và trong chẩn đoán hình ảnh. Trong công nghiệp, iốt được sử dụng làm chất xúc tác trong sản xuất polymer, chất tương phản trong chụp X-quang, và trong pin lithium-iốt cho thiết bị y tế cấy ghép.

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm nổi bật của iốt là tính hiệu quả sinh học cao với liều lượng rất nhỏ, khả năng dự trữ trong tuyến giáp giúp bù đắp tạm thời sự thiếu hụt ngắn hạn, và tính an toàn tương đối khi sử dụng đúng liều. Việc tăng cường iốt vào muối ăn là một trong những can thiệp y tế công cộng thành công nhất thế giới, góp phần cải thiện chỉ số thông minh (IQ) trung bình ở trẻ em tại các quốc gia thiếu iốt. Tuy nhiên, iốt cũng có hạn chế đáng kể: tính ổn định kém trong điều kiện ẩm, nóng và ánh sáng; khả năng gây độc nếu dư thừa kéo dài (gây viêm tuyến giáp tự miễn, suy giáp hoặc cường giáp); và nguy cơ tương tác với các thuốc như lithium, amiodarone hoặc thuốc chống đông. Đặc biệt, ở những người có bệnh lý tuyến giáp tiềm ẩn (như bệnh Basedow hoặc viêm giáp lympho bào), bổ sung iốt không kiểm soát có thể kích hoạt hoặc làm trầm trọng thêm tình trạng bệnh.

Lưu ý quan trọng

Khi sử dụng iốt, cần tuân thủ liều lượng khuyến nghị: 90 µg/ngày cho trẻ em dưới 6 tuổi, 120 µg/ngày cho trẻ 6–12 tuổi, 150 µg/ngày cho người lớn và 250 µg/ngày cho phụ nữ có thai và cho con bú. Không nên tự ý sử dụng viên iốt liều cao mà không có chỉ định y khoa. Muối iốt phải được bảo quản trong lọ kín, tối, khô ráo và không nên cho vào thức ăn khi đang đun sôi — nên thêm sau khi nấu chín để tránh thất thoát. Những người mắc bệnh Hashimoto, Basedow, u tuyến giáp độc hoặc đang điều trị bằng iốt phóng xạ cần được đánh giá kỹ trước khi bổ sung iốt. Sai lầm phổ biến nhất là coi iốt như một loại “vitamin tăng cường trí nhớ” và bổ sung vô tội vạ cho trẻ em hoặc người cao tuổi mà không xét nghiệm chức năng tuyến giáp, dẫn đến nguy cơ rối loạn nội tiết không mong muốn. Cuối cùng, cần phân biệt rõ giữa iốt dùng trong sát khuẩn ngoài da (không được uống) và iốt dùng trong dinh dưỡng (chỉ ở dạng muối hoặc viên uống đã được kiểm định an toàn).