張文磊

摘要：氫氣是自然界最小的分子，也是宇宙中含量最多的元素，無色、無嗅、無味、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有一定的還原性。長久以來，氫氣一直被當(dāng)做一種生理性惰性氣體，人們并沒有過多關(guān)注氫氣與健康的聯(lián)系。自2007年日本學(xué)者太田成男發(fā)表文章，報(bào)道了吸入微量氫氣對(duì)大鼠的腦缺血性再灌注損傷保護(hù)作用，并提出氫氣選擇性抗氧化理論之后，國內(nèi)外眾多學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)紛紛將目光投向了氫氣。迄今為止，已有1500多篇關(guān)于氫健康的學(xué)術(shù)性研究論文，證明了氫氣對(duì)心腦血管病、阿爾茲海默病、帕金森病、動(dòng)脈粥樣硬化病、肝臟疾病等160多種疾病和損傷具有一定的潛在治療價(jià)值。

關(guān)鍵詞：氫氣;特異性抗氧化機(jī)制;氫健康

【中圖分類號(hào)】R161 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1673-9026（2021）11-03

自新冠疫情爆發(fā)以來，人們對(duì)健康問題越來越重視，尤其是對(duì)自身免疫力的保護(hù)與提升。順著這股潮流，各種各樣的健康產(chǎn)品如雨后春筍般冒出，科研人員也將目光聚焦在保健上，在這其中，平日里不起眼的氫氣卻給人們帶來了很大的驚喜。研究發(fā)現(xiàn)，氫氣具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等生物學(xué)效應(yīng)，這意味著氫氣不但可以治療某些特定的疾病，對(duì)保護(hù)健康，預(yù)防疾病也有一定的效果。氫氣是沒有極性的氣體分子，在生物體內(nèi)擴(kuò)散不受細(xì)胞膜的限制，并且氫氣分子量小到只有2，如此小的體積很容易穿過細(xì)胞膜，到達(dá)線粒體等易產(chǎn)生活性氧自由基的部位，或者到達(dá)細(xì)胞核等儲(chǔ)存遺傳信息的部位，從而保護(hù)這些細(xì)胞器免受氧化損傷。目前，氫氣的應(yīng)用手段主要為吸入氫氣、飲用富氫水、注射飽和氫溶液、食用氫食品、氫水沐浴及氫化妝品。

1.氫健康的發(fā)展史

1975年美國學(xué)者Dole等在《Science》雜志上報(bào)道了高壓氫氣對(duì)小鼠皮膚癌的改善作用，這是科學(xué)界認(rèn)可的氫醫(yī)學(xué)研究的最早報(bào)道，但由于有高壓易燃等安全隱患，氫氣的醫(yī)用價(jià)值當(dāng)時(shí)并未受到關(guān)注。

1992年，德國有個(gè)藥廠申請(qǐng)使用氫氣調(diào)理疾病的專利。專利指出呼吸的氫、氫的溶液是可以調(diào)理疾病的，該專利于2012年到期。

1998年日本朝日電視臺(tái)播出《包治百??？神奇之水的真相！》引起轟動(dòng)。

2003年日本著名的電解水專家發(fā)現(xiàn)“神奇之水”的神奇是因?yàn)樗泻袣錃獾脑颉?/p>

2007年日本科學(xué)家太田成男課題組在《Nature Medicine》發(fā)表論文“H2通過選擇性減少細(xì)胞毒性氧自由基來發(fā)揮其治療性抗氧化劑作用”，發(fā)現(xiàn)吸入2%～4%（V/V）的H2可以改善鼠腦缺血氧化損傷。

2014年我國氫分子生物醫(yī)學(xué)子專業(yè)委員會(huì)成立。

2015年5月，我國將氫氣作為食品添加劑正時(shí)搬布國家標(biāo)準(zhǔn)并于5月24號(hào)開始實(shí)施。

2019年，由著名腫瘤治療專家徐克成教授主編，中國工程院院士、著名腫瘤外科學(xué)家湯釗猷主評(píng)，多位醫(yī)學(xué)界著名學(xué)者和臨床實(shí)踐家共同參與完成的《氫氣控癌：理論和實(shí)踐》在廣州舉行新書發(fā)布會(huì)?！案文懲饪浦浮眳敲铣菏?，“腫瘤誘導(dǎo)分化”開創(chuàng)者王振義院士，小肝癌研究奠基人湯釗猷院士，“抗擊非典”英雄、著名呼吸病專家鐘南山院士，從不同角度評(píng)述了氫氣控癌的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐性、可行性。

2020年11月29日，中國老年保健醫(yī)學(xué)研究會(huì)氫分子生物醫(yī)學(xué)分會(huì)成立，標(biāo)志著我國氫氣醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段，將匯聚更廣泛、多領(lǐng)域的專家學(xué)者一起，共同促進(jìn)氫生物醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，提升我國該領(lǐng)域研究水平，為人類健康事業(yè)服務(wù)，為老年保健醫(yī)學(xué)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。[1]

2.氫氣對(duì)人體的作用機(jī)制

2.1特異性抗氧化機(jī)制

氫氣最為突出的機(jī)制就是選擇性抗氧化機(jī)制，中國工程院院士、“共和國勛章”獲得者鐘南山教授說：“氫分子它具有較強(qiáng)的抗氧化作用，整個(gè)學(xué)術(shù)界對(duì)氫氣醫(yī)學(xué)研究是高度認(rèn)可的，其中氫分子主要針對(duì)慢性病，通過氫氣霧化吸入能夠?qū)η宄趸杂苫蟹e極作用，產(chǎn)生的霧化效果會(huì)更好。”[1]

那么為何抗氧化就有價(jià)值呢？那是因?yàn)檠踝杂苫哂幸欢ǖ奈：π圆⑶覜]有很好的手段可以解決。自由基是指人體內(nèi)獨(dú)立存在的帶有不成隊(duì)電子的原子、分子或離子（正常原子、分子、陰陽電子成隊(duì)，比較穩(wěn)定）。由于自由基帶的不成對(duì)電子，不受成隊(duì)電子的約束，且具有成對(duì)的趨勢(shì)，因此極易產(chǎn)生得電子或失電子反應(yīng)。分子失去電子的過程，化學(xué)上稱之為氧化，氧化就會(huì)構(gòu)成對(duì)人體傷害，一旦新自由基生成，又會(huì)引發(fā)別的物質(zhì)產(chǎn)生自由基，循環(huán)往復(fù)，自由基不段產(chǎn)生。人體內(nèi)自由基種類很多，主要由氧自由基、硫自由基和碳自由基構(gòu)成，其中氧自由基所占比例較高，約95%以上。氧自由基對(duì)人體毒害較強(qiáng)，比如攻擊細(xì)胞膜、攻擊脂蛋白、侵蝕胰島細(xì)胞、損害關(guān)節(jié)膜、侵蝕晶狀體、侵蝕腦細(xì)胞、攻擊毛細(xì)血管、攻擊人體酶系統(tǒng)、激發(fā)人體釋放因子、攻擊復(fù)制中的DNA等[1]。這些不良后果會(huì)導(dǎo)致人體加速衰老、致癌、引發(fā)缺血再灌注損傷、肺氣腫、眼疾等疾病。而自由基清除劑 （通常稱抗氧化劑） 是使之能清除自由基或能阻斷自由基參與氧化反應(yīng)的物質(zhì)，自由基清除劑種類繁多， 一般分為酶類清除劑和非酶類清除劑。酶類清除劑一般為抗氧化酶， 主要有超氧化物歧化酶 （SOD） 、過氧化氫酶 （CAT） 、谷胱甘肽過氧化物酶 （GPX） 等。非酶類自由基清除劑一般包括黃酮類、多糖類、維生素C、維生素E、β胡蘿卜素和還原型谷胱甘肽 （GSH） 等活性肽類。通常來說人體內(nèi)的內(nèi)源性自由基清除系統(tǒng)就包含了上述物質(zhì)，人體是具有清除多余自由基能力的，但這些物質(zhì)的量和活力是一定的，而我們?cè)谏钪形鼰?、日曬、輻射、化學(xué)添加劑等都會(huì)產(chǎn)生自由基，很難維持體內(nèi)自由基平衡[2]。

而氫氣的特異性抗氧化機(jī)制就很好地解決了這個(gè)問題，氫氣可以與自由基發(fā)生中和反應(yīng)，將氧自由基中和為水和氫原子。氫的特異性則體現(xiàn)在，氫會(huì)選擇性的減少羥基和過氧亞硝基，后兩者有非常強(qiáng)的氧化作用，導(dǎo)致 DNA 斷裂，脂類的過氧化和蛋白質(zhì)失活。其中，氫氣中和羥基的作用更強(qiáng)。氫氣不僅可以直接與自由基發(fā)生中和反應(yīng)，還可以間接地作用于機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)，增加抗超氧化物歧化酶 （SOD） 、過氧化氫酶 （CAT） 、谷胱甘肽過氧化物酶 （GPX） 等抗氧化酶的活性，保護(hù)機(jī)體免遭氧化應(yīng)激帶來的損傷。氫氣通過直接或間接的途徑發(fā)揮其選擇性抗氧化作用，清除體內(nèi)有害的自由基繼而減輕機(jī)體損傷，這是目前公認(rèn)的氫氣發(fā)揮治療作用的最主要形式[3]。

2.2抗炎機(jī)制

氫氣的治療范圍如此廣闊，很大程度上是由于氫氣的抗炎機(jī)制。氫氣可以抑制炎癥反應(yīng)并激活抗炎反應(yīng)。炎癥是多種疾病的共同病理生理過程，不論是突如其來的急性感染，還是長期困擾著患者的自身免疫性疾病，人體都會(huì)經(jīng)歷炎癥反應(yīng)的過程。炎癥造成機(jī)體損傷的機(jī)制包括導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的過度激活以及炎癥因子的大量釋放等，會(huì)導(dǎo)致過敏、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病。氫分子作為一種無毒且高效的抗氧化劑，可以減少炎癥因子生成并增加、、抗炎因子釋放。研究發(fā)現(xiàn)，氫氣的抗炎作用除了體現(xiàn)在抑制炎性細(xì)胞活性、減少炎性細(xì)胞外，還可以通過降低炎癥反應(yīng)中的重要因子ONOO-、TNF-α 、IL-1β、IL-6、IL-8而減輕炎癥反應(yīng)。因此，氫氣可以在多種疾病模型中發(fā)揮良好的治療效果[3]。

2.3抗凋亡機(jī)制

氫氣可以保護(hù)細(xì)胞線粒體從而抑制細(xì)胞凋亡。人體內(nèi)的細(xì)胞可以發(fā)生自發(fā)的程序性死亡，稱為細(xì)胞的凋亡，細(xì)胞凋亡是正常的，但若凋亡異常會(huì)導(dǎo)致自身免疫缺陷、阿爾茨海默癥、帕金森綜合癥等疾病。氫分子能夠穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，保護(hù)DNA和蛋白質(zhì)不被自由基破壞，維持正常的線粒體功能，從而阻止細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，氫氣可以促進(jìn)神經(jīng)元軸突的再生和神經(jīng)功能的恢復(fù)，改善脊髓損傷大鼠的運(yùn)動(dòng)功能。氫氣還能夠?qū)鼓I小管細(xì)胞的凋亡，保護(hù)腎臟功能。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，使用富氫細(xì)胞培養(yǎng)液培養(yǎng)施旺細(xì)胞，能有效減少高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷和細(xì)胞凋亡，以上的研究結(jié)果都是氫氣發(fā)揮抗凋亡作用保護(hù)人體細(xì)胞的體現(xiàn)[3]。

2.4抗輻射與抗癌機(jī)制

眾所周知，電離輻射是一類致癌物，對(duì)人體危害極大。一方面，日常生活中的人工輻射越來越多，如核工業(yè)系統(tǒng)的和原料勘探、開采、冶煉與精加工，核燃料及反應(yīng)堆的生產(chǎn)、使用及研究;農(nóng)業(yè)的照射培育新品種，蔬菜水果保鮮，糧食貯存;醫(yī)藥的X射線透視、照相診斷、放射性核素對(duì)人體臟器測定，對(duì)腫瘤的照射治療等;工業(yè)部門的各種加速器、射線發(fā)生器及電子顯微鏡、電子速焊機(jī)、彩電顯像管、高壓電子管等。另一方面，天然輻射又防不勝防，它們來源于太陽，宇宙射線和地殼。癌癥的致死率也一直居高不下，是危害人類健康的重要因素。

氫氣是一種安全有效的輻射防護(hù)劑。研究表明，氫氣可顯著抑制電離輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，增加內(nèi)源性抗氧化劑，緩解因輻射引起的白細(xì)胞和血小板的耗竭。氫氣在治療腫瘤疾病方面的潛力也引起了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。著名消化病專家和腫瘤治療專家、國際冷凍治療學(xué)會(huì)主席徐克成教授在其《氫氣控癌》一書中提出“氫氣醫(yī)學(xué)”這一概念。徐克成教授自己也是一位“抗癌明星”。15年前，他不幸成為肝癌患者，肝臟被切除了1/3。手術(shù)后，他觀察那塊被切下來的左葉肝臟，發(fā)現(xiàn)紅褐色的肝組織里有一塊類圓形的黃白色腫塊，憑著自己幾十年研究肝臟腫瘤的經(jīng)驗(yàn)，一眼斷定那是惡性腫瘤。后來，他在藥物治療的同時(shí)，試著將吸氫作為控癌的輔助治療手段，沒想到效果驚人，如今他仍以81歲的高齡帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)活躍在癌癥防治的第一線。于是，他將氫氣逐漸應(yīng)用于越來越多的患者身上，都收到程度不同的抗癌效果[4]。

中國科學(xué)院院士、著名肝膽外科專家吳孟超也肯定了氫氣的控癌作用。他說，氫氣的高度安全性，對(duì)癌細(xì)胞和對(duì)機(jī)體各系統(tǒng)的作用，以及使用簡便，使其可以長期甚至終生應(yīng)用。這是腫瘤康復(fù)的顛覆性探索。氫氣控癌，他確信不疑。他還激動(dòng)地補(bǔ)充道：一個(gè)“控”字用得太好了;他開了一輩子“刀”，最大的感受就是對(duì)腫瘤僅僅用“刀”去“殺”去“抗”不行，一定要“控”，讓癌細(xì)胞“老老實(shí)實(shí)”“改邪歸正”[4]。

中國工程院院士、著名腫瘤外科專家湯釗猷教授也實(shí)事求是地介紹過他對(duì)氫氣的認(rèn)識(shí)過程：對(duì)于氫氣控癌，徐教授給他看第一個(gè)病例時(shí)，他還半信半疑，當(dāng)他看到近50個(gè)病例，便確信不疑了。癌的診斷是明擺著的，消滅用法也已用盡，仍難控制，吸氫數(shù)月，腫瘤仍在，患者卻恢復(fù)了常人生活。氫氣正是來自水的電解，其背后也許正是以柔克剛的中國思維。對(duì)付癌癥的戰(zhàn)略需要有觀念的更新[4]。

3.氫氣在治病中的應(yīng)用

氫氣醫(yī)學(xué)發(fā)展近十年，從基礎(chǔ)走向臨床、從研究走向應(yīng)用。大量的基礎(chǔ)研究結(jié)果表明，氫氣可以通過抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用對(duì)各種疾病和損傷都具有明顯的治療作用，氫氣的有效性和安全性為臨床研究提供了光明的前景。

研究發(fā)現(xiàn)，吸入低濃度氫氣能夠改善腦、心臟、肺以及腸道等臟器的缺血再灌注損傷。在臨床上，長期臥床的病人常常會(huì)出現(xiàn)機(jī)械通氣肺損傷，主要由呼吸機(jī)的使用引起，如果通氣中給予低濃度的氫氣可以有效減少這種損傷并且能夠改善氣體交換。此外，吸入低濃度氫氣還可以降低腫瘤化療過程中的副作用，例如聽力損失[3]。

飲用富氫水可以改善糖尿病患者的糖耐量水平。在調(diào)節(jié)血脂方面，氫水可以降低總膽固醇和血清載脂蛋白水平，提高高密度脂蛋白水平。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，飲用富氫水可提高運(yùn)動(dòng)能力，減少血液中乳酸的增加，減輕肌肉疲勞[3]。

氫生理鹽水靜脈注射的方式已經(jīng)在多種疾病模型中得到應(yīng)用，包括急性胰腺炎模型、失血性休克模型、急性聽力損失模型等，并且顯示出明顯的治療效果。目前，含氫透析液已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，富氫溶液可以有效降低透析過程中的氧化應(yīng)激，改善患者的營養(yǎng)狀況并增加患者的蛋白水平，提高患者的生活水平，極大地改善了預(yù)后[3]。

氫氣治療的優(yōu)點(diǎn)：（1）氫氣高度的擴(kuò)散性質(zhì)使其能到達(dá)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，例如線粒體和細(xì)胞核，它們是活性氧產(chǎn)生和DNA損傷的主要部位，但同時(shí)也是藥物很難達(dá)到的地方。（2）在治療濃度下氫氣與其他氣體的低反應(yīng)性可以使氫氣與其他治療氣體一起應(yīng)用，包括吸入用麻醉劑。（3）體外實(shí)驗(yàn)證明氫氣治療并沒有消除氧離子或過氧化氫酶，后兩者對(duì)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞殺菌起很重要的作用[5]。

4.氫氣的常見應(yīng)用手段

4.1吸入氫氣

吸入是醫(yī)用氣體最常規(guī)的使用方法，也是氫氣用于治療和預(yù)防疾病的常用方法。以氣態(tài)的方式直接使用氫氣，很重要的考慮因素是使用的安全性。氫氣爆炸極限是 4%～75%（體積百分濃度），即空氣里如果混入氫氣的體積達(dá)到總體積的4%～75%，點(diǎn)燃時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸?？紤]到安全性，2%～4%的氫氣混合氣體是最常見的吸入濃度。Cui等[6]將電解水之后的高濃度氣體 （66.7%氫氣、33.3%氧氣）直接應(yīng)用于大鼠，證明了其生物安全性和有效性，并認(rèn)為此種氫氣供應(yīng)方式比傳統(tǒng)的高壓氣瓶儲(chǔ)存更為方便;因其濃度處于氫氣爆炸極限范圍之內(nèi)，Cui 等在文中提到了其應(yīng)用安全性問題。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明，高濃度的氫氣對(duì)心臟、肝臟、視網(wǎng)膜的缺血再灌注損傷、子宮內(nèi)膜異位和乙醛酸誘導(dǎo)的小鼠腎草酸鈣晶體沉積具有良好的治療效果。目前市場上已有用于人體呼吸的氫氧霧化機(jī)，可以提供高濃度氫氣。

吸入的氫氣在肺內(nèi)擴(kuò)散至血液，并經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)身體各部位。Ono等[7]研究顯示，人體連續(xù)呼吸入3%或4%氫氣30 min，氫氣在動(dòng)脈血和靜脈血中的濃度迅速升高，約20min達(dá)到穩(wěn)定水平。吸入氫氣的濃度越高，血液中氫氣濃度也越高。吸入4%氫氣，動(dòng)脈血中氫氣濃度可達(dá)24μmol/L。在停止氫氣吸入后，氫氣濃度在開始階段迅速下降，在動(dòng)脈血和靜脈血中分別約6和18 min降低至最高濃度的10%，之后緩慢下降。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)也可以作為參考。大鼠吸入2%氫氣，動(dòng)脈血和心肌中氫氣濃度2 min后開始上升，約5 min達(dá)到峰值。Liu等[8]測定了大鼠吸入4%氫氣前和吸入后30和60 min 不同組織中氫氣的濃度，在肌肉中測得的氫氣濃度最高，其次是脾臟和腎臟;吸入氫氣后肌肉中氫氣濃度顯著高于其他給氫方式。由此可見，如果靶組織是肌肉，吸入是最好的給氫方式[10]。

4.2飲用富氫水

氫分子在水中有一定的溶解度，在標(biāo)準(zhǔn)條件下10ml水中可以溶解1.8ml氫氣，因此氫氣可以通過飲用氫水?dāng)z入。制作氫水的方法主要有水中直接通入氫氣（ 或加壓助溶）、電解水反應(yīng)以及金屬鎂與水反應(yīng)等。采用微納米氣泡技術(shù)助溶，可使氫氣濃度達(dá)2mmol/L以上，是一種高效制備高濃度富氫水的物理方法。富氫水的保存是至關(guān)重要的技術(shù)，因?yàn)闅浞肿芋w積小、穿透力強(qiáng)、極易散失。敞口放置的飽和氫水約 2 h后濃度會(huì)降低一半，10 h 后氫氣幾乎全部散失。因此目前市面上的富氫水一般采用鋁制包裝。

氫水被飲用后會(huì)通過消化道進(jìn)入血液循環(huán)，并到達(dá)全身各處。人體實(shí)驗(yàn)表明，飲用氫水后，呼出氣體中氫氣濃度迅速升高，約10～15 min 至最高濃度，攝入氫氣量越高，呼出氣體中氫氣濃度也越高，此后氫氣濃度下降，約60～150 min 降低至初始水平[10]。

4.3注射飽和氫溶液

臨床注射氫一般與生理鹽水相結(jié)合，氫生理鹽水的制作步驟包括生理鹽水脫氣處理、低溫預(yù)處理、注入氫氣及氫氣加壓助溶。直接將氫氣以1L/min 的速度通入400mL普通生理鹽水，10 min即可接近飽和。氫生理鹽水用于人體的方式主要是靜脈注射。與吸入氫氣和飲用富氫水相比，注射氫生理鹽水可以準(zhǔn)確控制氫氣攝入量。在人體實(shí)驗(yàn)中，30 min 靜脈注射500mL 富氫生理鹽水，動(dòng)脈血和靜脈血中氫氣濃度15 min至最高點(diǎn)，皮膚釋放的氫氣在30 min 內(nèi)一直上升;注射停止后，各部位氫氣濃度均立刻下降[10]。

4.4氫水沐浴

沐浴裝置一般采用電解水方式制得氫水，氫氣初始濃度可達(dá)0.57mmol/L，在 37℃下放置 30 min 便會(huì)迅速降低至0.15mmol/L，Kato[4]等研究顯示，氫水浴可直接作用于皮膚，采用電解水方式制得氫水 （約0.1～0.2mmol/L），經(jīng)過 3 個(gè)月每天一次的氫水沐浴，6位志愿者頸背皺紋得到明顯改善[10]。

相比較這幾種常見應(yīng)用方式，吸入氫氣是最為便捷有效的，也是日常養(yǎng)生保健的首選方式。呼吸氫氣可以獲得比較高的氫氣：如果氫氣濃度只在2%左右，呼吸時(shí)間在30分鐘左右，劑量上和飲用飽和氫水類似，達(dá)到血液中氫氣的濃度和總量都差別不大。但是呼吸氫氣的濃度可以高于2%，甚至可達(dá)到幾十倍的濃度，呼吸時(shí)間也可以進(jìn)一步延長，這種情況下，氫氣被吸收的量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飲用氫水的量[11]。

5.氫氣的制備方法

5.1水電解法

水電解制氫是一種較為方便的方法。是將2個(gè)相互接近的電極浸沒在水中，在兩電極間加一個(gè)直流電壓，使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成的水分子進(jìn)行分解，在陰極通過還原產(chǎn)生氫氣，陽極通過氧化產(chǎn)生氧氣，氫氣生成量大約是氧氣的兩倍[3]。

5.2質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜，是一種極薄的電解質(zhì)，對(duì)于質(zhì)子具有滲透性，在水電解中只對(duì)氫離子有通透性，可阻擋氧離子及其他離子的通過，做到氫氧分離，即利用電能，將水生成氫氣和氧氣的過程[3]。

5.3金屬反應(yīng)法

這種方法最常用的金屬是鎂。鎂屬于第二主族元素，與鈉同周期，故金屬性比鈉弱，與水反應(yīng)生成物與納與水反應(yīng)相似，條件比鈉要求高 。鎂與熱水（冷水）反應(yīng)強(qiáng)烈（緩慢）生成氫氧化鎂沉淀物并換出氫氣，化學(xué)方程式為，Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑[3]。

6.國內(nèi)外氫健康產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

6.1日韓氫健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

環(huán)境和健康產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為未來最具發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。日本是最早研究氫氣醫(yī)學(xué)的國家。在2009年，日本市場上就出現(xiàn)第一款富氫水，日語稱之為水素水，到現(xiàn)在已經(jīng)有50多個(gè)品牌100多款產(chǎn)品，在大型超市、藥妝店、美容院、健身房以及網(wǎng)絡(luò)等渠道出售。據(jù)日本“健康產(chǎn)業(yè)新聞”的調(diào)研，2016年日本的水素（氫）市場規(guī)模達(dá)316億日元，比2015年的274億日元增加了15%。水素水（罐裝、袋裝）在銷售總額中占最大份額（34%）;其次是水素生成器-氫水機(jī)氫水杯（31%）;近年洗浴用水素產(chǎn)品（氫沐浴劑）出現(xiàn)很多，占17%;再有就是水素膠囊，近兩年急速發(fā)展，已達(dá)到16%;氣體水素（吸氫機(jī)）產(chǎn)品在2016年占的份額不多，只有約2%。

韓國也是一個(gè)非常注重養(yǎng)生的國家，韓國的氫健康產(chǎn)業(yè)起步比較晚，但是在企業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和用戶的支持下，得到了快速的發(fā)展。目前除了氫水之外，韓國企業(yè)還衍生出了氫沐浴、氫足療、氫美容等多個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，并且受到了皮膚類疾病患者的高度認(rèn)可[3]。

6.2美國氫健康產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

近年來具有某種功效的瓶裝水（如堿性水或電解質(zhì)水）在美國市場上取得了巨大成功，美國消費(fèi)者對(duì)功能性飲用水需求非常旺盛。在這一背景下，許多美國富氫水品牌的創(chuàng)始人在訪問日本期間發(fā)現(xiàn)富氫水后將其引入美國，并對(duì)富氫水可以超越主打純度、來源的水品類充滿信心。目前氫在美國經(jīng)過FDA備案、GRAS認(rèn)證，可以說從科學(xué)證據(jù)角度考慮是安全性最高的物質(zhì)[3]。

6.3國內(nèi)氫健康產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

在我國，氫健康領(lǐng)域目前有12位院士參與研究，第二軍醫(yī)大學(xué)吳孟超、王紅陽院士在國際上最早發(fā)表氫氣治療肝硬化的研究;第二軍醫(yī)大學(xué)夏照帆院士在國際上率先提出氫復(fù)蘇的概念;北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科學(xué)王忠誠院士發(fā)表氫氣治療腦外傷的研究論文;中國工程院院士鐘南山在參加世界胸科大會(huì)“氫分子醫(yī)學(xué)與肺部疾病”衛(wèi)星會(huì)時(shí)說，氫分子醫(yī)學(xué)是新興的學(xué)科，鑒于氫分子有很好的抗氧化作用，特別是其高選擇性、高彌散性和高安全性，因此受到廣泛重視。鐘南山還認(rèn)為，氫氣主要針對(duì)慢性疾病，最基本的是抗氧化應(yīng)激和抗炎癥，可將疾病的治療往前移，不僅改善癥狀，還有“對(duì)因治療”和“未病先治”的作用。他還表示“氫氣醫(yī)學(xué)是值得贊賞的對(duì)真實(shí)世界的探索，可以說，中國在氫分子醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊”[3]。

氫醫(yī)學(xué)研究的若干成果，也逐漸落實(shí)到民用，形成了氫健康產(chǎn)業(yè)。2015年，氫氣在中國被列入食品范疇;2017年，氫氣療法在日本被列入先進(jìn)醫(yī)療手段;2020年，為應(yīng)對(duì)突發(fā)新冠疫情，中國cFDA（國家食品藥品監(jiān)督管理總局）將氫氧呼吸機(jī)列為三類醫(yī)療器械;2021年，氫氧霧化吸入療法納入山東省醫(yī)保報(bào)銷目錄。氫健康產(chǎn)業(yè)在我國是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，2013年以前，日本進(jìn)口富氫水登陸中國，最高零售價(jià)為一瓶300元人民幣。但新興事物在我國的發(fā)展也是十分迅速的，據(jù)估算，目前氫健康產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)已不下百余家，主要涉及罐裝（袋裝）富氫水、氫水杯、氫水機(jī)、氫呼吸機(jī)等，已經(jīng)成為中國健康消費(fèi)領(lǐng)域新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。北京活力氫源飲品有限公司擁有體動(dòng)力式超聲波霧化器技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，相應(yīng)國家資質(zhì)齊備。從2013年起率先將富氫水健康理念引入中國，先后推出了富氫源、福氫品牌的袋裝及罐裝等多品類的富氫水。廣州藍(lán)艦電子科技有限公司致力于電子科技與智慧健康生活的完美結(jié)合，該公司可提供1000 ml～1200 ml的純氫機(jī)方案、400 ml～2000 ml的氫氧呼吸機(jī)方案，可為客戶量身定制多款前沿電子產(chǎn)品。合肥高新區(qū)太空科技研究中心立足航天環(huán)空生保電解水技術(shù)，研制現(xiàn)代化電解制氫技術(shù)和設(shè)備，用于健康維護(hù)與健康促進(jìn)，推動(dòng)氫保健的發(fā)展。

7.關(guān)于氫健康的展望

7.1基礎(chǔ)研究還有待深入。雖然近幾年來炒作概念、以假亂真、以次充好、夸大宣傳的現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，使得國內(nèi)一部分消費(fèi)者對(duì)氫健康失去了信心及興趣。但真金不怕火煉，氫氣維護(hù)健康的作用是實(shí)打?qū)嵉模】颠@一理念在國內(nèi)愈發(fā)火熱，已近成為一個(gè)巨大的風(fēng)口。 氫氣治療要想成為臨床合法應(yīng)用的治療手段，其相關(guān)研究還要加強(qiáng)，只有這樣才能促進(jìn)該治療技術(shù)的健康發(fā)展。氫氣不良反應(yīng)包括在體的致突變、遺傳毒性和大鼠模型亞急性的口部毒性，在血液和臨床化學(xué)參數(shù)有一些有統(tǒng)計(jì)意義的變化。因?yàn)檫@些改變僅發(fā)生在一個(gè)性別或是臨床正常范圍內(nèi)， 這些改變并不能認(rèn)為生物學(xué)意義顯著， 故可以忽略不計(jì)。在人體， 接受口服富氫溶液組有相似的臨床化學(xué)參數(shù)改變， 包括天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的降低和γ谷氨酰轉(zhuǎn)移酶和總膽紅素的增高， 所有這些參數(shù)仍在可以接受的臨床范圍內(nèi)。另外， 腹瀉、腸蠕動(dòng)的增加、燒心、頭疼可能與氫氣的治療存在聯(lián)系。氫氣治療的觀念是一個(gè)新的研究領(lǐng)域， 因而對(duì)氫分子在體內(nèi)的相關(guān)路徑和進(jìn)程了解的很少。從先前的數(shù)據(jù)看， 氫氣的有益作用部分上是由于其基團(tuán)的清除特性， 然而， 氫氣作為一個(gè)信號(hào)分子的生物學(xué)機(jī)制可能為另一途徑。未來的研究需要闡明的是氫氣作用的詳細(xì)機(jī)制。以基礎(chǔ)研究的結(jié)果為基礎(chǔ)， 設(shè)計(jì)合理、大規(guī)模的臨床研究， 來優(yōu)化氫氣應(yīng)用劑量、時(shí)間和途徑。

7.2 應(yīng)用前景非常廣闊。近幾年來，國家發(fā)布了大量與大健康產(chǎn)業(yè)相關(guān)的政策，《“健康中國2030″規(guī)劃綱要》、《中國防治慢性病中長期規(guī)劃》、《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》等等，彰顯了國家對(duì)于大健康產(chǎn)業(yè)的重視。尤其是《“健康中國2030″規(guī)劃綱要》的發(fā)布，表明“健康中國”正式上升為國家戰(zhàn)略，成為繼互聯(lián)網(wǎng)之后中國經(jīng)濟(jì)的新引擎。如果說大健康是中國的朝陽產(chǎn)業(yè)，那氫健康產(chǎn)業(yè)就是‘朝陽中的朝陽，氫健康產(chǎn)業(yè)可在提升國人健康水平方面發(fā)揮巨大作用。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，中國人的健康整體狀況不容樂觀，70%有過勞或亞健康狀況，20%患有各類慢性疾病，其中高血脂病人約1億人，高血壓患者約3億人，糖尿病人群約1億人，也是癌癥高發(fā)國家。

氫氣在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物是水，沒有任何毒副作用。無論是飲用氫氣水還是吸氫療法，其方法都簡單有效且價(jià)格低廉，并且是基于細(xì)胞內(nèi)代謝平衡的“對(duì)因治療”而非對(duì)癥治療，因此具備廣泛的適應(yīng)癥，在抗氧化、抗疲勞、抗慢性炎癥、腸胃調(diào)節(jié)、抗輻射、血糖調(diào)節(jié)、肺部疾病等方面效果明顯，在提高抵抗力方面亦有突出效果。簡單、有效、廉價(jià)的氫氣醫(yī)學(xué)將在慢病防治及提升全民健康上將發(fā)揮重要作用，是健康中國2030的踐行者。

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