Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa có thể hoạt động theo nhiều cơ chế khác nhau, trong đó có ba cơ chế chính: chuyển nguyên tử H (HAT), chuyển điện tử chuyển proton (SET-PT) và mất proton chuyển điện tử liên tiếp (SPL-ET) [1-2].

+ Cơ chế chuyển nguyên tử hydro (Hydrogen Atom Transfer-HAT)

R-H → R^● + H^●       

Đặc trưng cho cơ chế này là giá trị BDE chính là năng lượng phân li liên kết. BDE càng thấp thì năng lượng phân li càng nhỏ nên liên kết R-H dễ dàng bị cắt đứt và nguyên tử hydro dễ dàng chuyển đến kết hợp với gốc tự do, điều này sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong phản ứng chống oxy hóa [1-2].

+ Cơ chế chuyển một electron chuyển proton (Single Electron Transfer- Proton Transfer – SET-PT)

Cơ chế này gồm hai giai đoạn nối tiếp nhau, trong giai đoạn thứ nhất một electron từ R-H được chuyển sang gốc tự do và quá trình thứ hai là chuyển một proton.

                                    R-H → RH^+● + e⁻       (IE)

                                    RH^+● → R^● + H⁺        (PDE)

Cơ chế SET-PT được quyết định bởi phản ứng khơi mào đầu tiên có thể được đặc trưng bằng khả năng chuyển electron từ chất chống oxy hóa tiềm năng, và được biểu diễn bởi đại lượng nhiệt động năng lượng ion hóa (Ionization Energy – IE). Trong quá trình thứ hai, thì radical cation RH^+● sẽ phân cắt theo kiểu dị ly tạo thành radical R^· và cho đi một proton H⁺; phản ứng này được đặc trưng bởi năng lượng phân ly proton (Proton Dissociation Enthalpy – PDE). Dung môi là yếu tố ảnh hưởng đến enthalpy phản ứng của quá trình thứ nhất. Do đó, cần lựa chọn để mô phỏng chính xác dung môi phản ứng chống oxy hóa của các hợp chất [1-2].

+ Cơ chế chuyển proton mất electron (Sequential Proton Loss Electron Transfer-SPLET)

Cơ chế SPL-ET gồm 2 quá trình: chuyển proton và mất electron. Đầu tiên, chất chống oxy hóa tiềm năng sẽ phân ly theo kiểu dị ly, trong đó một proton sẽ bị tách ra và chuyển qua gốc tự do và tiếp theo đó là sự chuyển electron. Hai đại lượng nhiệt động học đặc trưng cho cơ chế này bao gồm ái lực proton (Proton Affinity – PA) và năng lượng chuyển electron (Electron Transfer Enthalpy – ETE) [1-2].

                                    R-H → R^- + H⁺               (PA)

                                     R^- → R^● + e⁻              (ETE)

Ngoài ra, một chất chống oxy hóa còn có thể hoạt động theo một số cơ chế khác như: cộng gốc tự do vào liên kết pi (Radical Adduct Formation – RAF), chuyển proton kết hợp chuyển electron (Proton Coupled Electron Transfer - PCET), …

Nguồn:

1. Miller, A.L. Antioxidant Flavonoids : Structure , Function and Clinical Usage.

2. Hanneken, A., et al., Flavonoids protect human retinal pigment epithelial cells from oxidative-stress-induced death. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2006. 47(7): p. 3164-77.