הטכנולוגיה שלנו

חמצן מהווה כ-20% מהאוויר וחיוני לחיים. חמצן נמצא בדרך כלל באטמוספרה כמולקולת דו-חמצנית, O², המעורבת ישירות בייצור האנרגיה הנדרשת לכל תפקודי הגוף.

מולקולת החמצן היא די-רדיקלית, שכן מצבה האלקטרוני הנמוך ביותר הוא מצב טריפלטי (3Σg–) שבו שני אלקטרונים לא מזווגים מאכלסים שני אורביטלים מנוונים. חמצן במצב טריפלטי (3O2) אינו פעיל כימית במיוחד. עם זאת, עירור המולקולה יגרום לסידור מחדש של ספיני האלקטרונים ואיכלוס האורביטלים המולקולריים כדי ליצור שני מצבים אלקטרוניים סינגלטים אפשריים, 1Dg ו-1Σg+, שהם פעילים הרבה יותר. חמצן סינגלטי 1Σg+ הוא  פעיל מאוד ויש לו אורך חיים קצר יחסית  כך שהוא נוטה לעבור במהירות למצב אנרגיה נמוכה יותר 1Dg.

לכן, מצב סינגלט 1Dg , שהוא רק 23 קק"ל מעל זה של מצב הבסיס, הוא המצב המעורב ברוב תגובות החמצן שאינן מערבות רדיקלים והוא המצב אליו מתייחסים כאשר דנים בחמצן סינגלטי, 1O2.

חמצן סינגלטי (1O2) משמש יותר ויותר ליישומים רפואיים כגון טיפול בעור ובסרטן, ויישומים תעשייתיים כגון טיפול במים וגרימת תגובות כימיות.
חמצן סינגלטי נחשב גם לאחד מצורוני חמצן פעילים (ROS) המיוצרים במהלך תהליך נשימה אירובית של תאים, וכמו חומרים ריאקטיביים רבים אחרים, בריכוז גבוה חמצן סינגלטי יכול להזיק.  עם זאת, בריכוז נמוך עד בינוני, נמצא כי הוא מתפקד כמולקולה מאותתת. בשנים האחרונות התבהר כי  ברמות כאלה, חמצן סינגלטי ממלא תפקיד חיוני בוויסות תפקודי הגוף באמצעות השראה של עקה ברמה נמוכה. התוצאה היא סוג של הורמסיס לתגובת עקה, שהוא מונח המתייחס להשפעות מועילות של טיפול שברמות גבוהות הוא למעשה מזיק. השפעה זו נובעת מהפעלה ברמה נמוכה של מנגנון הגנה פנימי מפני ROS, המטפל בעקה חמצונית, בנוסף להגברת הפעילות של אנזימי תגובה שלב II המגנים מפני נזק מעבר ל-ROS. כתוצאה מכך, רמות נמוכות של ROS מובילות לעמידות בפני עקה, המתבטאת בפגיעה מופחתת ברקמות ובהזדקנות איטית יותר, ובסופו של דבר, לתוחלת חיים ארוכה יותר. ברמה התאית, רמה נמוכה-בינונית של ROS תפעיל מנגנונים המווסתים גדילה, מוות תאי מתוכנת ואיתות תאי אחר.  ברמה המערכתית של הגוף, הם תורמים לתפקודים מורכבים כגון ויסות לחץ דם, שיפור בתפקוד הקוגניטיבי והחיוני, ומניעת והקלה על מחלות ניווניות וכרוניות, כגון אסתמה, COPD, אנמיה, דלקת ריאות ועוד. ההשפעה המווסתת של החמצן הסינגלטי על מערכת העצבים ושאר המערכות הרלוונטיות מובילה, בין השאר, לשיפור והקלה במצבם של אנשים החווים בעיות שינה (אינסומניה, סיוטים בלילה וכו'), חרדות ולחץ כרוני.