氢气是自然界中最小的分子，长期以来生物学家误认为它是生理上的惰性气体，不能与生物体内的物质发生反应，如潜水医学领域，使用高压氢作为呼吸介质，是一种先进的潜水技术，世界上最大潜水深度记录(m)就是采用呼吸氢-氧混合气的潜水方式。
氢气具有选择性抗氧化作用的发现，彻底推翻了氢气属于生理性惰性气体的传统观点。
但是，目前绝大部分的研究集中在氢气防治疾病的现象观察上面，对其作用机理基本处于研究起步阶段，仍是以氢气抗氧化，从而发挥抗炎、抗细胞凋亡为基础，许多现象尚难解释，随着对其作用机制研究的不断深入，很可能还有其它未知的重要作用。
氢分子发挥生理作用的特点有以下几点：
1.稳定性决定了氢气的安全性：
氢气虽然可以燃烧，具有还原性，但是氢气已经被证明为生理性惰性气体，即它不像氧自由基或者一氧化碳等分子那样可以很容易与机体内生理活性分子相互作用，氢分子需要发挥作用的前提是作用分子具有高度活跃性，这个过程可能还需要特定酶来促进其发生，这一切决定了氢气的安全性。
2.易扩散性：
小个头的氢气分子运动起来非常灵活，可以迅速自由扩散。另外氢分子不具有极性，容易穿过脂质双分子层，后者是细胞膜和很多细胞器的外围结构。灵活的身手，使得氢分子具有别的物质无法比拟的“穿墙”（细胞膜性结构）技能。当然，氢气也借助这个能力在体内迅速扩散到任何部位；同时，氢分子也可迅速向体外散发出去而不至于长时间滞留体内。
3.适度的还原性：
说到还原性，我们自然很容易想到很多生物活性物质，如维生素C、多酚类等，它们被人类钟爱、深入研究，有些已经被开发成药物和其他产品。然而氢气与之不同在于，虽然氢气具有还原性，但其发挥还原作用相对适度，指特异性中和羟自由基等毒性自由基，因此，氢气不易扰乱体内正常的生理性氧化还原反应。
4.产物的安全性：
氢气在体内反应的产物为氢的氧化物，而其中重要、稳定的就是水分子，安全无害。此外，氢气发生反应过程温和，产生水分子稳定，不再具有强活性，反应即刻终止，不再进一步产生次级代谢产物（不像有些还原性物质的产物仍具有很高活性,容易产生系列级联反应）。因此，这使得氢气的反应产物安全无害。
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温馨提示：根据《食品药品监督管理条例》，氢气不能完全替代药物治疗。
