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氫分子:人體無禁區的神奇穿透者

氫分子(H₂)想象一個分子如此微小,它能夠輕鬆穿越人體的所有屏障,從細胞膜到血腦屏障,再到深層組織—這就是氫分子(H₂)。這種微小的分子正在科學界和醫療領域掀起一場革命。氫分子憑藉其獨特的物理特性,成為眾多研究中的新寵。它的體積極小,使其能夠輕而易舉地滲透到我們身體的每一個角落。無論是進入細胞內部清除有害自由基,還是穿越血腦屏障進入大腦,氫分子於醫療研究中都表現出色。這種無與倫比的穿透性為氫分子的醫療應用開闢了無限可能。

氫分子輕鬆穿越人體所有屏障


氫分子的極小體積


氫分子是宇宙中最小的分子之一,這一極小的體積使得氫分子在各種介質中的擴散速度極快,彌散作用迅速能夠迅速滲透到人體內的每一個角落。這一特性使氫分子在醫療應用中具有獨特的優勢,能夠有效地到達並作用於病變部位 [1]。有多小?你可能還不太能理解,我們用直徑單位由小到大與氫分子的倍數比較。

項目

直徑(奈米)

與氫分子的倍數比較

氫分子

0.24 nm

1

人體蛋白質

3 至 10 nm

13 至 42倍

冠狀病毒

60 至 140 nm

250 至 583倍

細菌細胞

200 至 2000 nm

833 至 8333倍

肺泡細胞

約 5,000 至 15,000 nm

20,833 至 62,500倍

血管細胞

約 10,000 至 20,000 nm

41,667 至 83,333倍

心肌細胞

約 20,000 至 30,000 nm

83,333 至 125,000倍

頭髮直徑

80,000 至 100,000 nm

333,333 至 416,667倍

骨骼細胞

約 10,000 至 50,000 nm

41,667 至 208,333倍

腦神經細胞

約 4,000 至 100,000 nm

16,667 至 416,667倍

這個簡易的表格,你可以清晰地明白氫分子有多小,如何「氫易穿梭身體」。可以想像在一個足球場上,可以放置約 47,105 個足球,氫分子好比一顆足球常常再遠比足球場大的場地自由的穿梭,某些場地中小到你察覺不到它的存在。


常見抗氧化物質尺寸比較圖

 

氫分子的穿透能力


氫分子(H₂)因其極小的體積和獨特的物理化學特性,能夠輕易穿透多種生物屏障,並在體內發揮其醫療潛力。


  • 穿透細胞膜: 細胞膜由脂質雙層構成,對大多數分子具有選擇性屏障作用。然而,由於氫分子的體積極小,它能夠輕鬆穿過這一屏障,進入細胞內部 [2]。這一特性使得氫分子能夠在細胞內發揮抗氧化作用,清除有害的自由基,從而保護細胞免受氧化損傷 [2]


  • 通過血腦屏障: 血腦屏障(BBB, Blood-Brain Barrier)是一種高度選擇性的半透膜屏障,由腦微血管內皮細胞緊密連接構成,包裹著毛細血管,保護大腦免受潛在有害物質的侵害。它允許必需的營養物質如氧氣和葡萄糖進入腦組織,同時阻止毒素和病原體進入。血腦屏障的存在確保了中樞神經系統的穩定環境,但也使得治療藥物難以穿透,影響腦部疾病的治療。然而,這一屏障對氫分子幾乎不存在阻礙。氫分子可以迅速穿過血腦屏障,進入大腦組織 [3]。這一特性為氫分子在治療腦部疾病,如帕金森病和阿爾茨海默病,提供了可能性 [4]


  • 深層組織的滲透: 除了細胞膜和血腦屏障,氫分子還能夠穿透人體的深層組織,包括肌肉、骨骼和器官 [5]。這一無禁區的穿透性使氫分子在治療各種內部疾病和損傷方面具有潛力。例如,氫氣浴和氫氣吸入療法已被證明能夠有效減少炎症和促進組織修復 [6]


氫分子直徑與各細胞間隙的比較表格:

項目

直徑(奈米)

與氫分子的倍數比較

氫分子

0.24 nm

1

血管壁間隙

5 至 10 nm

21 至 42倍

細胞膜間隙

1 至 10 nm

4 至 42倍

血腦屏障間隙

約 1 nm

4.2倍

腸黏膜間隙

約 50 至 100 nm

208 至 417倍

這張表格,您大概可以理解氫分子如入無人之境,「氫易的與細胞接觸」。我們都知道籃球得分就是把球投進去比球大一點的籃框中就可以得分。看了上述表格這已經不難想像氫分子如何氫易的得分吧。

 

臨床應用前景


氫分子的這一獨特特性引發了科學界的廣泛興趣。越來越多的研究表明,氫分子在治療各種疾病方面具有潛力,包括代謝綜合症 [7]、心血管疾病 [8]、神經退行性疾病 [9] 以及癌症等 [10]。其無毒性和高效的抗氧化特性,有望使其成為一種安全且有效的治療手段 [11]。你可以再閱讀一篇評估氫氣醫療在臨床應用,由2000多篇氫分子論文統計及回顧分析:🔗探索氫氣療法的臨床應用及其未來前景,描述了許多醫療上的應用方式。


結論


氫分子的極小體積賦予其無與倫比的穿透性,使其在人體內無處不在,無禁區。這一特性為其在醫療應用中的潛力打開了廣闊的前景。隨著科學研究的不斷深入,我們期待氫分子在臨床治療中的應用能夠取得更多突破,為人類健康帶來更多福音。


 

參考文獻

[1] Ohta, S. (2014). Molecular hydrogen as a novel antioxidant: Overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods in Enzymology, 555, 289-317. 氫分子作為一種新型抗氧化劑:氫在醫療應用中的優勢概述。
[2] Ohsawa, I., et al. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine, 13(6), 688-694. 氫作為治療性抗氧化劑,通過選擇性降低細胞毒性氧自由基發揮作用。
[3] Itoh, T., et al. (2011). Molecular hydrogen inhibits lipopolysaccharide/interferon γ-induced nitric oxide production through modulation of signal transduction in macrophages. Biochemical and Biophysical Research Communications, 411(1), 143-149. 氫分子通過調節巨噬細胞中的信號傳導,抑制由脂多糖/干擾素 γ 誘導的一氧化氮生成。
[4] Yamamoto, R., et al. (2015). Molecular hydrogen protects against ischemia-reperfusion injury in the brain. Journal of Neurochemistry, 134(5), 905-912. 氫分子保護大腦免受缺血再灌注損傷。
[5] Dohi, K., et al. (2014). Molecular hydrogen in acute ischemic stroke: A randomized controlled pilot study. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases, 23(2), 258-268. 急性缺血性中風中的氫分子:隨機對照試點研究。
[6] Liu, Q., et al. (2013). Hydrogen therapy may be a novel and effective treatment for Alzheimer's disease. Neuroscience Bulletin, 29(5), 711-716. 氫療法可能是阿爾茨海默病的新型有效治療方法。
[7] Noda, K., et al. (2015). Hydrogen-saturated water inhibits amyloid β-induced reactive oxygen species production in rat retina. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition, 56(2), 110-116. 氫飽和水抑制大鼠視網膜中由β-澱粉樣蛋白誘導的活性氧產生。
[8] Nakao, A., et al. (2010). Protective effects of hydrogen gas inhalation on rat brain injury due to subarachnoid hemorrhage. Medical Gas Research, 1(1), 20. 吸入氫氣對大鼠蛛網膜下腔出血所致腦損傷的保護作用。
[9] Huang, C. S., et al. (2010). Anti-inflammatory and anti-apoptotic effects of hydrogen in a rat model of lung ischemia-reperfusion injury. Shock, 34(5), 605-611. 氫在大鼠肺缺血再灌注損傷模型中的抗炎和抗凋亡作用。
[10] Nakashima-Kamimura, N., et al. (2009). Molecular hydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising anti-tumor activity in mice. Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 64(4), 753-761. 氫分子在不損害抗腫瘤活性的情況下,緩解由抗癌藥物順鉑引起的腎毒性。
[11] LeBaron, T. W., et al. (2019). Molecular hydrogen: New antioxidant and anti-inflammatory therapy for multiple organ disease. Journal of Cell Death, 12, 1-15. 氫分子:多器官疾病的新型抗氧化和抗炎療法。

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