納米氣泡是當(dāng)今物理領(lǐng)域的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，其重要科學(xué)問題包括納米氣泡超長存留時(shí)間的物理學(xué)基礎(chǔ)和納米氣泡物理化學(xué)生物學(xué)效應(yīng)。納米氣泡對于氫氣醫(yī)學(xué)來講，有兩個(gè)重要結(jié)合點(diǎn)，一是給氫氣醫(yī)學(xué)技術(shù)提供了氫氣溶解效率低的難題，是實(shí)現(xiàn)高濃度氫溶液的理想實(shí)用技術(shù)，二是納米氣泡可能本身存在獨(dú)特的物理化學(xué)作用，能提高和協(xié)同氫氣發(fā)揮生物學(xué)作用。本研究來自北京航天航空大學(xué)，該團(tuán)隊(duì)一直研究氫氣納米氣泡的生物學(xué)作用，特別是在環(huán)境模式生物效應(yīng)方面，已經(jīng)成為其獨(dú)特研究領(lǐng)域。最新這一研究重要的新發(fā)現(xiàn)，是用熒光波譜分析和電子順磁共振測量技術(shù)證明氫水中存在氫原子自由基，這一發(fā)現(xiàn)對于解釋氫水獨(dú)特的生物學(xué)效應(yīng)提供了客觀證據(jù)基礎(chǔ)。要知道，氫水由于濃度比較低，一直存在生物學(xué)效應(yīng)超過物理化學(xué)特征的現(xiàn)象，如果氫氣在水中能自發(fā)變成氫原子，氫原子是活性非常強(qiáng)的物質(zhì)，那么產(chǎn)生還原作用就顯得更加合理了。另外有一些學(xué)者提出氫原子水的概念，過去從事電解水研究的學(xué)者也提出活性氫原子的說法，但都沒有直接對其中的氫原子進(jìn)行表征。這一研究給這些觀點(diǎn)提供了驗(yàn)證的方法。
不過，當(dāng)然水中含有氫原子具體如何產(chǎn)生的，其物理化學(xué)基礎(chǔ)也應(yīng)該深入探討和明確。氫原子雖然有利于解釋還原活性，但并不利于選擇性抗氧化的假說，因?yàn)闅湓踊钚苑浅?qiáng)，中和自由基沒有任何選擇性，對非自由基都可以產(chǎn)生直接的攻擊，甚至存在生物毒性的可能。
摘要:氫具有作為抗氧化劑的潛力，能治療和預(yù)防損傷和疾病。氫氣納米氣泡水是一種新的生物體氫氣輸送技術(shù)。雖然納米氫氣水具有顯著的內(nèi)源和外源自由基清除能力，但這種作用的具體機(jī)制并不十分清楚。最新來自北京航天航空大學(xué)柳姝等的研究論文，報(bào)導(dǎo)了納米泡氫水在銅誘導(dǎo)的藻類小球藻急性毒性的對抗作用。不含納米氣泡氫水減輕了銅的毒性，對小球藻的抑制作用為72 h的半最高濃度IC50為0.220 mg/L Cu，對照小球藻的IC50水只有0.021 mg/L。半高濃度能說明受試生物對有毒物質(zhì)耐受能力的關(guān)鍵指標(biāo)，本研究中氫氣讓這一數(shù)值提高10倍，這代表氫水具有協(xié)助小微藻耐受銅毒性的能力非常顯著地提高。
氫納米氣泡使小球藻耐受銅毒性的能力進(jìn)一步提高，IC50為0.372 mg/L Cu，這一指標(biāo)增加到15倍。這說明納米氣泡本身存在抗毒效應(yīng)。銅誘導(dǎo)小球藻內(nèi)源活性氧(ROS)在氫納米氣泡組顯著低于無納米氣泡氫水組。熒光波譜分析和電子順磁共振測量表明，在氫水和納米氣泡氫水存在亞微摩爾濃度的氫自由基（氫原子），這使氫水和納米氣泡氫水自身局部中和活性氧的能力。氫納米氣泡可顯著降低銅在小球藻中的生物積累，主要是通過降低銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的濃度，降低銅與銅運(yùn)輸之間的親和力影響銅的吸收動(dòng)力學(xué)。
上述結(jié)果表明，納米氫氣泡緩解緩解銅誘導(dǎo)小球藻的急性毒性通過兩個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，一是抑制銅吸收減少預(yù)防效應(yīng)，通過改變銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白構(gòu)象，影響其活性，導(dǎo)致銅吸收速率下降。二是抗氧化修復(fù)機(jī)制，氫分子擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，直接中和內(nèi)源性活性氧，發(fā)揮抗氧化損傷作用。
