氢气生物医学奠基研究论文2007年日本学者发表在《自然医学》上，该研究论文就是采用大鼠中风模型证明了微量氢气的疾病改善效果是因为具有选择性抗氧化。由于氢气非常容易获得且对人体没有毒性，2007年的这一发现迅速引起生物医学领域的关注和跟进研究，今天氢气生物医学研究论文已经过千篇，许多人体研究也相继证明氢气吸入和氢水饮用等可能作为一种药物应用于临床。
说微量氢气的效应是跟进其使用方法，经典的氢气生物学研究中，无论是采用吸入还是采用饮用氢水，可被人体吸收的氢气剂量都比较小，例如饮用1升饱和氢水(小于2ppm)也只有2毫克氢气，吸入2%的氢气连续1小时，假如我们按照人体60公斤体重，参考氢气在水和脂肪等溶液中的饱和浓度不到3ppm，能进入人体的氢气最大浓度也只有4毫克左右。这样低的剂量确实只能算是微量。即使考虑到氢气分子量非常小，氢气在体内的剂量仍然不高，浓度最高为16微摩尔/升(相当于0.03ppm)。微量的氢气能产生作用，只能说明氢气的作用非常强大。这里的强大是说明很小的剂量就可以产生作用，类似一种杠杆效应或点穴效应，并不是作用非常强烈。
安全无毒，效果明显，容易获得，氢气医学这样一些特点让许多人会考虑到氢气的巨大应用前景。
开始研究氢气的生物医学效应主要是根据氢气的还原作用，所以能产生一定抗氧化作用，而氢气的优势是还原作用比较弱，不会影响具有生物信号作用的活性氧，让氢气具有比其他抗氧化物质更大的优势就是这种选择性抗氧化。但是随着对氢气生物医学效应研究的深入，人们逐渐发现氢气并不仅仅是抗氧化，也能产生抗炎症和抗细胞凋亡的作用，当然这些作用也可能用抗氧化效应来解释，因此抗氧化仍然是氢气产生效应最重要的理论基础。
大脑是高度发达的组织，也是最容易收到伤害的组织，对缺氧、氧化应激等损伤因子的敏感性非常高，这也可能是氢气这种抗氧化物质能对脑中风产生保护效应的原因。氢气对大脑损伤的改善还有一个比较大的优点是氢气的扩散能力强大，不会受血脑屏障的阻挡。临床数据表明，8.5-30%的中风患者是因为脑出血，其他都是脑缺血。动物实验发现，小剂量氢气可以产生显著的脑保护作用，对高糖引起的脑缺血出血转化有一定抑制效果。2.9%氢气吸入2小时可显著降低氧化应激指标和基质金属蛋白酶9，说明氢气能保护脑缺血对血脑屏障的损伤。腹腔注射氢生理盐水对持续性局灶性脑缺血具有改善效果，提高脑组织抗氧化酶活性，减少脑梗死体积。临床试验发现，氢气联合衣达拉丰对脑干缺血的改善效果比单纯衣达拉丰更有效。在氢气对中风保护作用的研究方面，无论是脑出血，还是脑缺血，心脏骤停后脑损伤，新生儿脑缺血，都有一系列研究。
出血性中风会伴随出血脑组织压迫和坏死，比缺血中风的死亡率更高。脑中风后脑组织也会产生典型的炎症反应，表现为小胶质细胞和炎症细胞激活，激活的炎症细胞可产生活性氧。在小鼠脑出血模型中，吸入2%氢气1小时能显著减少脑水肿，提高72小时神经功能，提示氢气对脑出血后早期脑损伤具有保护作用，这也可能是因为中性粒细胞浸润和小胶质细胞在72小时才达到高峰，而短时间吸入氢气并不能产生长期持续的对抗效应。
另外早期肥大细胞也在中风后脑组织炎症反应中发挥重要作用，因为氢气能抑制肥大细胞激活，产生保护血脑屏障降低脑水肿的作用。氢气生理盐水通过抗炎症效应对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤也能产生保护作用。
