Quantum chemical analysis of caffeic acid as a biological antioxidant and potential radioprotector

Abstract

This study evaluates the radioprotective potential of caffeic acid (CA) against ionizing radiation damage using density functional theory (DFT) at the B3LYP/6-311G(d,p) theoretical level. The computational simulation demonstrates that the aqueous phase significantly enhances the molecule's chemical reactivity and structural stability. Through the analysis of HOMO/LUMO orbitals and thermodynamic parameters (BDE, ΔE), the findings reveal that CA exhibits a high electron-donating capacity, enabling it to spontaneously neutralize hydroxyl radicals (OH•

) via the hydrogen atom transfer (HAT) mechanism. Ultimately, these results provide a solid theoretical foundation for utilizing caffeic acid as an effective natural radioprotective agent to mitigate oxidative stress and preserve cellular DNA during clinical radiotherapy. درسنا خالل هذا البحث اإلمكانيات الوقائية اإلشعاعية لحمض الكافييك )CA )ضد األضرار الناجمة عن اإلشعاع المؤين، وذلك باستخدام نظرية دالية الكثافة DFT عند المستوى النظري الهجين/6-LYP3B .(p,d(G311 وتُظهر المحاكاة الحسابية أن الوسط المائي يعزز بشكل كبير االستقرار البنيوي والنشاط الكيميائي للجزيء. ومن خالل تحليل المدارات الجزيئية LUMO/HOMO والمعامالت التيرموديناميكية BDE وΔE، كشفت النتائج أن حمض الكافييك يمتلك قدرة عالية على منح اإللكترونات، مما يمكنه من تعديل جذور الهيدروكسيل الحرة تلقائيًا عبر آلية انتقال ذرة الهيدروجين) HAT )وبالتالي توفر هذه النتائج أسا ًسا نظريًا صلبًا العتماد حمض الكافييك كعامل طبيعي فعال للوقاية اإلشعاعية، بهدف تخفيف اإلجهاد التأكسدي وحماية الحمض النووي الخلوي DNA أثناء العالج اإلشعاعي السريري.

ٍق الكلمات المفتاحية: حمض الكافيك ، جذر حر، نظرية دالية الكثافة ، من اإلشعاع

وا ، طاقة تفكك رابطة.