纳米气泡是当今物理领域的一个新的研究热点，其重要科学问题包括纳米气泡超长存留时间的物理学基础和纳米气泡物理化学生物学效应。纳米气泡对于氢气医学来讲，有两个重要结合点，一是给氢气医学技术提供了氢气溶解效率低的难题，是实现高浓度氢溶液的理想实用技术，二是纳米气泡可能本身存在独特的物理化学作用，能提高和协同氢气发挥生物学作用。本研究来自北京航天航空大学，该团队一直研究氢气纳米气泡的生物学作用，特别是在环境模式生物效应方面，已经成为其独特研究领域。最新这一研究重要的新发现，是用荧光波谱分析和电子顺磁共振测量技术证明氢水中存在氢原子自由基，这一发现对于解释氢水独特的生物学效应提供了客观证据基础。要知道，氢水由于浓度比较低，一直存在生物学效应超过物理化学特征的现象，如果氢气在水中能自发变成氢原子，氢原子是活性非常强的物质，那么产生还原作用就显得更加合理了。另外有一些学者提出氢原子水的概念，过去从事电解水研究的学者也提出活性氢原子的说法，但都没有直接对其中的氢原子进行表征。这一研究给这些观点提供了验证的方法。
不过，当然水中含有氢原子具体如何产生的，其物理化学基础也应该深入探讨和明确。氢原子虽然有利于解释还原活性，但并不利于选择性抗氧化的假说，因为氢原子活性非常强，中和自由基没有任何选择性，对非自由基都可以产生直接的攻击，甚至存在生物毒性的可能。
摘要:氢具有作为抗氧化剂的潜力，能治疗和预防损伤和疾病。氢气纳米气泡水是一种新的生物体氢气输送技术。虽然纳米氢气水具有显著的内源和外源自由基清除能力，但这种作用的具体机制并不十分清楚。最新来自北京航天航空大学柳姝等的研究论文，报导了纳米泡氢水在铜诱导的藻类小球藻急性毒性的对抗作用。不含纳米气泡氢水减轻了铜的毒性，对小球藻的抑制作用为72 h的半最高浓度IC50为0.220 mg/L Cu，对照小球藻的IC50水只有0.021 mg/L。半高浓度能说明受试生物对有毒物质耐受能力的关键指标，本研究中氢气让这一数值提高10倍，这代表氢水具有协助小微藻耐受铜毒性的能力非常显著地提高。
氢纳米气泡使小球藻耐受铜毒性的能力进一步提高，IC50为0.372 mg/L Cu，这一指标增加到15倍。这说明纳米气泡本身存在抗毒效应。铜诱导小球藻内源活性氧(ROS)在氢纳米气泡组显著低于无纳米气泡氢水组。荧光波谱分析和电子顺磁共振测量表明，在氢水和纳米气泡氢水存在亚微摩尔浓度的氢自由基（氢原子），这使氢水和纳米气泡氢水自身局部中和活性氧的能力。氢纳米气泡可显著降低铜在小球藻中的生物积累，主要是通过降低铜转运蛋白的浓度，降低铜与铜运输之间的亲和力影响铜的吸收动力学。
上述结果表明，纳米氢气泡缓解缓解铜诱导小球藻的急性毒性通过两个机制实现，一是抑制铜吸收减少预防效应，通过改变铜转运蛋白构象，影响其活性，导致铜吸收速率下降。二是抗氧化修复机制，氢分子扩散进入细胞内，直接中和内源性活性氧，发挥抗氧化损伤作用。
