I detergenti ionici sono comunemente utilizzati per solubilizzare le proteine di membrana grazie alla loro capacità di dissociare i lipidi e stabilizzare le proteine. Quando aggiunti a una soluzione contenente proteine di membrana, le teste polari del detergente interagiscono con l'acqua, mentre le catene idrofobiche si inseriscono nella doppia membrana lipidica, circondando le proteine di membrana. Questo separa le proteine dalla membrana e le solubilizza nella soluzione.

I detergenti ionici stabilizzano anche le proteine di membrana prevenendo la loro aggregazione e denaturazione. Le teste polari del detergente formano interazioni elettrostatiche con le cariche presenti sulle proteine, aiutando a mantenere la loro struttura e funzione.

È fondamentale scegliere il detergente ionico giusto in base alle proprietà specifiche delle proteine di membrana. I diversi detergenti hanno affinità differenti per le proteine e possono influenzare la loro stabilità e attività.

I detergenti agiscono disintegrando la doppia membrana lipidica mentre incorporano lipidi e proteine nelle micelle del detergente. Le aree idrofobiche delle proteine di membrana e le "code" dei lipidi sono sepolte nell'interno idrofobico delle strutture micellari del detergente, mentre le parti idrofile delle proteine sono in contatto con l'ambiente acquoso.

Nella ricerca sulle proteine, i detergenti vengono utilizzati per lisare le cellule, rilasciare proteine solubili, solubilizzare proteine di membrana e lipidi, controllare la cristallizzazione delle proteine e prevenire il legame non specifico nei processi di purificazione e nei test immunologici.

I detergenti ionici, come il sodio dodecil solfato (SDS), sono estremamente efficaci nella solubilizzazione delle proteine di membrana, ma quasi sempre denaturano le proteine.