摘要：近年来，氢纳米气泡水（Hydrogen Nanobubble Water，H2-NBW）在生物医学、农业、环境等领域展现出了巨大的应用潜力和广阔的发展前景。

近年来，氢纳米气泡水（Hydrogen Nanobubble Water，H2-NBW）在生物医学、农业、环境等领域展现出了巨大的应用潜力和广阔的发展前景。

上海纳诺巴伯作为一家专注于纳米气泡技术的氢分子生物转化应用产品技术开拓与产业化的高新技术企业，为氢纳米气泡水的科研与应用注入了强劲动力。接下来，小纳同学带领大家概览当前国内外氢纳米气泡水应用研究的最新进展，其中多项研究成果均依托了上海纳诺巴伯提供的先进氢纳米气泡生成技术方案。

图片来源：论文截图

1. 医学领域

1.1 抗氧化、抗炎

近年来，H2-NBW作为一种新型并极具潜力的抗氧化剂，已成为医学领域的研究热点。

Kato等在2015年采用DMPO自旋陷阱电子自旋共振和2,2'-联吡啶法对H2-NBW的抗氧化活性进行了研究，并将其与纯水、自来水和普通氢水进行了比较。其中用2,2'-联吡啶法测定的结果显示，相比于纯水和自来水，H2-NBW和氢水具有显著的抗氧化活性。而用DMPO自旋陷阱电子自旋共振方法测定的结果表明，H2-NBW在羟基自由基（•OH）清除活性方面优于其他类型的氢水。因此可以发现，与类似溶解氢浓度水平的普通氢水相比，H2-NBW具有更高的抗氧化活性。随后，这一结论在2018年Liu等发表的文章中也再次得到了证明，这表明在•OH清除方面，纳米气泡比氢浓度更为重要。

H2-NBW除具有强抗氧化活性之外，还具有抗炎功效。

Li等以病毒感染的斑马鱼为模型，将三个月大的斑马鱼分为H2-NBW处理组（实验组）和养殖水处理组（对照组），结果表明，H2-NBW处理后，不仅病毒感染斑马鱼的累积死亡率降低了40%，而且病毒的复制受到显著抑制，病毒感染引起的组织损伤也大大减轻。此外，H2-NBW处理组病毒感染引起的ROS积累量以及促炎细胞因子 IL-1β、IL-8和TNF-α的表达水平亦显著降低。此项研究首次证明H2-NBW可抑制斑马鱼因病毒感染而引起的炎症反应，这意味着H2-NBW可应用于抗病毒研究，并为病毒所引起的炎症提供新的治疗策略。

Ohta于2012年描述了日常生活中人体摄入分子氢的一种具体方案，即氢气温水浴，因为氢气很容易穿透皮肤并通过血流分布到全身。基于氢气的这种特性，Tanaka 等比较了 H2-NBW浴对健康志愿者和炎症患者的抗氧化能力以及炎症指标C反应蛋白的影响，结果表明，H2-NBW浴可增强机体的抗氧化能力，并降低机体血清中炎症指标C反应蛋白的水平，无论是健康人还是炎症患者。同时，H2-NBW浴还被证明可改善炎症患者的皮肤外观，提高患者的皮肤质量。

氢纳米气泡水浴，图片来源：上海纳诺巴伯

1.2 抗肿瘤

从古至今，肿瘤疾病一直是人类难以克服的一个医学难题，尽管研究人员一直在进行无止境的探索。

早在2010 年，Asada等就发现了H2-NBW所具有的抗肿瘤作用，并对其展开了研究。结果表明，添加铂胶体的H2-NBW 比单独的氢水、单独的矿泉水、氢水加矿泉水以及单独的铂胶体都具有更强的抗肿瘤活性。

此外，Kurokawa等在2019 年的研究结果表明，H2-NBW对体内外癌细胞的生长均具有抑制效果，其作用机制可能为H2-NBW作为 一种ROS清除剂引起ROS的含量水平下降，从而诱导了细胞凋亡。

1.3 预防肥胖和改善顽固性皮肤粗糙

在过去约50年中，全球肥胖症的患病率有所增加，并达到了大流行的水平。肥胖是一项重大的健康挑战，它会大大增加动物机体患II型糖尿病、脂肪肝、高血压以及心肌梗塞等多种疾病的风险。

2021年Cells期刊的一 项研究显示，H2-NBW可以抑制过氧化氢或佛波酯刺激的脂肪细胞和三维皮下脂肪等效物中的ROS生成、脂肪生成以及IL-6的分泌，而脂肪组织中ROS所诱导的氧化应激与炎症和肥胖相关代谢紊乱的发生有关。该结果显示，H2-NBW在细胞或组织水平上具有抑制氧化应激、炎症反应和脂肪生成的可能性，可用于预防肥胖人群中代谢紊乱的发展。

此外，Saitoh 等于2023年探究了H2-NBW 对脚部、手部、手指或肘部皮肤粗糙的作用，结果表明，在无需处方的条件下，H2-NBW可缓解受试者长期无法改善的顽固性皮肤粗糙问题。这项工作也为H2-NBW 在医疗保健领域的应用开拓了新的思维。

2. 农业领域

2.1 调节植物的生长发育

过去十年，有关氢气的研究已经从动物扩展到植物，且已发现采后氢气处理可延缓水果、花卉和蔬菜的衰老，如玫瑰、猕猴桃、番茄、荔枝、和韭菜等。此外，还发现采前氢气处理可提高黄花菜的芽产量，并缓解黄花菜冷藏期间发生的褐变现象（该研究应用的H2-NBW由上海纳诺巴伯纳米科技有限公司提供富氢水生成技术方案）。刘照启等也对氢气及富氢水在农业上的应用进行了分析，包括改良土质、 促进种子萌发和幼苗生长、提高植物的抗逆能力等。

而近年来，关于H2-NBW在农业领域的应用也有相关报道。Li 等于 2022 年探讨了采前应用H2-NBW对栽培草莓的风味和消费者偏好的影响，结果表明，H2-NBW的采前应用可提高草莓的挥发性特征、糖酸比和感官属性（如香气、风味和整体喜好）。随后其团队Jin等在2023年又发现对草莓实施灌溉H2-NBW还可增加果实中木质素、纤维素和半纤维素的积累，从而提高草莓硬度、延长草莓保质期。

另有研究表明，采后应用H2-NBW可延长切花康乃馨在花瓶中的寿命，且相比于蒸馏水、其他剂量的 H2-NBW（包括1%、10%和50%）和10%的传统富氢水，体积分数为5%的H2-NBW的应用更为显著。同时，在该研究中还对H2-NBW延长切花康乃馨花瓶寿命的作用机理进行了探究，其认为花的衰老是一个协调而复杂的过程，主要与水分的流失、离子的泄漏、ROS的产生以及蛋白质和核酸的合成和降解有关，而H2-NBW正是通过减 少 ROS 的积累以及降低和衰老相关酶（蛋白酶和核酸酶）的初始活性而发挥抗衰老作用的。这些发现可为H2-NBW在农产品采后保鲜方面的应用提供事实依据。

此外，还有研究表明H2-NBW可通过调节特定基因的表达 水平调节田间稻米的性状和品质，并在此基础上还发现H2-NBW可改善稻米采后的贮藏质量。

2.2 促进厌氧消化，提高甲烷产量

目前，厌氧消化（Anaerobic Digestion，AD）是玉米秸秆综合利用的理想途径，但是由于玉米秸秆中的木质素、纤维素及半纤维素很难被微生物所降解，所以该技术在处理玉米秸秆方面的效率较为有限。

He等提出利用H2-NBW对玉米秸秆进行厌氧消化可提高甲烷产量，且其在试验中还探究了H2-NBW的量（其体积分数分别 为0%、20%、40%、60%、80%和100%）对玉米秸秆产甲烷特性的影响。结果表明，当H2-NBW体积分数为60% 时，相比于对照组，甲烷产量提高了11.54%～25.29%，最大累积甲烷产量达到254.36 mL·g-VS-1，纤维素和半纤 维素的降解率分别提高了20%～33%和 13%～25.7%，而这依赖于氢气和纳米气泡对生物甲烷产生的的双重作用机制。一方面，氢气纳米气泡在水中爆裂时会释放氢气，这种氢气可被厌氧消化过程中的优势物种食氢产甲烷菌用以合成甲烷并提高甲烷气体的浓度；另一方面，纳米气泡坍塌后会产生分子力和ROS，前者会破环玉米秸秆的纤维素内部结构，促进其降解，后者具有氧化功能，可促进微生物对底物的氧化分解，从而提高生物甲烷的产量。

环境领域

铜是一种重要的微量金属元素，存在于所有生物体中，是机体生存所必需的，但是环境中过量的铜会对动植物机体健康有害，其不仅会导致氧化应激，还会导致 DNA 损伤和细胞增殖减少。

Fan等在研究中发现H2-NBW可对大型溞体内的急性铜毒性效应起到有效缓解作用，解毒机制在于H2-NBW减少了大型溞对铜的吸收以及缓解了铜离子所引起的氧化应激。该结果可为H2-NBW在生态毒理方面的深入研究提供基础资料，并为 H2-NBW在环境保护方面的实际应用提供基本依据（该研究应用的H2-NBW是由上海纳诺巴伯纳米科技有限公司提供设备支持-纳米气泡富氢水机，型号：NB-T71A）。

此外，关于H2-NBW在植物的铜毒性缓解方面也有相关报道。Liu等在2021年发表的文章中证明H2-NBW可通过降低铜和铜转运蛋白之间的亲和力以及铜转运蛋白的浓度来影响铜的吸收动力学，进而显著降低铜污染胁迫下小球藻体内铜的生物积累量，缓解小球藻体内的铜毒性效应，且H2-NBW的这种效应要明显高于无纳米气泡的氢水，这对于有效的生态恢复非常重要（该研究应用的H2-NBW是由上海纳诺巴伯纳米科技有限公司提供富氢水生成技术方案）。

此外，还有研究表明，H2-NBW还可作为去除受污染土壤中重金属铜的增强剂，从而修复铜污染土壤。

其他领域

H2-NBW除在医学、农业和环境领域有较多研究之外，在微生物方面也有相关研究，2019年的一项研究表明，H2-NBW可促进嗜酸乳杆菌的生长及增加其乳酸产量。其后，Guo等在2020年的试验中发现，给小鼠补充 H2-NBW可显著降低其肠道菌群中两个致病属粘螺菌和螺杆菌的相对丰度，从而改变小鼠肠道微生物群的群落结构。此外，在建筑领域，Kim等在2021年的研究表明，高浓度H2-NBW作为水泥砂浆的掺合水可提高水泥混合料的机械强度和水化特性，这为纳米技术在建筑材料方面的应用提供了新的方向。

近年来，随着人们对健康饮水的日益重视，H2-NBW受到了国内外学者的广泛关注，且关于H2-NBW的相关研究越来越多。H2-NBW作为一种更加新型的饮用水资源以及理想的抗氧化剂，可为多种慢性疾病的防治提供有效帮助，其在医学和其他相关领域的应用潜力及潜在优势都不容小觑。

免责声明：本文仅作信息交流之目的，观点内容节选自田玉,万晓宝,宋可,等.氢纳米气泡水的应用研究进展[J].现代食品科技, 2024(6).，知氢分子不对其科学性、有效性等作任何形式的保证。若内容涉及健康建议，仅供参考勿作为健康指导依据。温馨提示：氢气不是药物，不能代替药物治疗疾病！

来源：纳诺巴伯氢健康