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=== 生体研究 ===
{{宣伝|section=1|date=2020年5月}}
水素に関する研究について概説する。1671年には[[ロバート・ボイル]]によって水素ガスが生成され、水素はガスであると認識され、生理的に不活性なガスだと考えられ、注目されなかった<ref name="ビブリオ">{{Cite journal |和書|author=李強、田中良晴、田中博司、三羽信比古 |title=水素医学研究概況及び関連文献のビブリオメトリックス解析 |date=2015-03 |journal=[[大阪物療大学]]紀要 |volume=3 |issue= |naid=110009914847 |pages=31-40 }} [[WP:PSTS|二次資料]]</ref>。初期には、水素分子の生物学的効果は小規模に研究されてきた<ref name="pmid26483953">{{cite journal |authors=Ichihara M, Sobue S, Ito M, Ito M, Hirayama M, Ohno K |title=Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles |journal=Med Gas Res |volume=5 |issue= |pages=12 |year=2015 |pmid=26483953 |pmc=4610055 |doi=10.1186/s13618-015-0035-1 |url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4610055/}} [[WP:PSTS|二次資料]]</ref>。1975年に、Doleらは水素ガスが動物の皮膚[[腫瘍]]を退縮するという研究結果を『[[サイエンス]]』にて報告したが<ref name="treat1975">{{Cite journal |author=Dole M, Wilson FR, Fife WP. |title=Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer |date=1975 |journal=Science|volume=190 |issue=4250 |pmid=1166304 |pages=152-4 }}</ref><ref name="疾患予防・治療効果">{{Cite journal |和書|author=大澤郁朗 |title=水素分子の疾患予防・治療効果 |date=2013 |journal=日本透析医学会雑誌 |volume=28 |issue=2 |pages=261-267}}</ref>、注目はされなかった<ref name="疾患予防・治療効果"/><ref name="ビブリオ"/>。[[肝臓]]に慢性の[[炎症]]を持つ[[ハツカネズミ|マウス]]での高圧水素の抗炎症作用は、2001年に報告された<ref name="pmid26483953"/>。こうした研究は数が限られている<ref name="pmid26483953"/>。
 
水素ガスを含む吸気として、たとえば[[飽和潜水]]用のガスとして水素50パーセント、ヘリウム49パーセント、酸素1パーセント用の混合気が用いられており、この場合、水素に起因する毒性や安全性の問題は見られていない<ref name="Nicolsonde Mattos2016">{{cite journal|last1=Nicolson|first1=Garth L.|last2=de Mattos|first2=Gonzalo Ferreira|last3=Settineri|first3=Robert|last4=Costa|first4=Carlos|last5=Ellithorpe|first5=Rita|last6=Rosenblatt|first6=Steven|last7=La Valle|first7=James|last8=Jimenez|first8=Antonio|last9=Ohta|first9=Shigeo|title=Clinical Effects of Hydrogen Administration: From Animal and Human Diseases to Exercise Medicine |url=http://file.scirp.org/Html/5-2101253_62945.htm |journal=International Journal of Clinical Medicine|volume=07|issue=01|year=2016|pages=32–76|issn=2158-284X|doi=10.4236/ijcm.2016.71005}} [[WP:PSTS|二次資料]]</ref>。
 
ボストン小児病院、ハーバード大学医学部の研究でも、水素ガスの吸入による細胞障害、組織障害のような有害事象はないことが報告されており<ref>{{Cite web|title=Safety of inhaled hydrogen gas in healthy mice|url=http://www.medgasres.com/article.asp?issn=2045-9912;year=2019;volume=9;issue=3;spage=133;epage=138;aulast=Cole|website=www.medgasres.com|accessdate=2020-02-14|last=Cole}}</ref>、名古屋大学医学部産婦人科、香川大学 医学部 産婦人科の研究においても、水素の摂取による毒性や催奇性はないことが報告されている<ref>{{Cite web|title=早産における分子状水素の予防効果と母獣長期投与の胎仔への影響|url=https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15H06282/|website=KAKEN|accessdate=2020-02-14}}</ref><ref>{{Cite web|title=新生児低酸素性虚血性脳症に対する低体温と水素吸入ガス併用療法の効果に関する研究|url=https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25461647/|website=KAKEN|accessdate=2020-02-14}}</ref>。
 
ただし、水素は爆発性を有する気体であり、爆発濃度においては静電気のような微弱なエネルギーで爆発する危険性がある。したがって、水素ガス吸入療法においては、爆発限界濃度以下(10%以下)の水素ガスを発生させる水素ガス吸入機を用いることが重要であると慶應義塾大学環境情報学部の[[武藤佳恭]]と[[MiZ|MiZ株式会社]](鎌倉市大船)が市販の水素ガス吸入機の安全性について警鐘を鳴らす論文として2019年に発表されている<ref>{{Cite web|title=世界唯一の爆発しない水素ガス吸入機の開発|url=https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000004.000047753.html|website=プレスリリース・ニュースリリース配信シェアNo.1|PR TIMES|accessdate=2020-02-14}}</ref><ref>{{Cite web|title=Preventing explosions of hydrogen gas inhalers|url=http://www.medgasres.com/article.asp?issn=2045-9912;year=2019;volume=9;issue=3;spage=160;epage=162;aulast=Kurokawa|website=www.medgasres.com|accessdate=2020-02-14|last=Kurokawa}}</ref><ref>{{Cite web|title=市販の水素ガス吸入機に爆発危険性 慶應義塾大学とMiZが共同研究 {{!}} 大学ジャーナルオンライン|url=https://univ-journal.jp/27980/|website=univ-journal.jp|date=2019-09-26|accessdate=2020-02-14|language=ja|last=大学ジャーナルオンライン編集部}}</ref>。実際に消費者庁の事故情報データシステムで水素ガス吸入機の爆発事例が複数報告されている<ref>{{Cite web|title=事故情報データバンクシステム|url=http://www.jikojoho.go.jp/ai_national/|website=www.jikojoho.go.jp|accessdate=2020-02-14}}</ref>。
 
日本における水素の医療利用の研究に関する最初の報告は、2003年の[[MiZ|MiZ株式会社]](鎌倉市大船)によるヒドロキシルラジカルによる水素分子の水素引き抜き反応によって、種々の酸化ストレスに起因する疾病を予防または改善する報告にさかのぼる<ref>{{Cite web|title=MiZ株式会社 水素を含有する薬理機能水およびその用途に関する特許公報 (特許第4783466号)|url=https://www.j-platpat.inpit.go.jp/reject_sorry.html|website=www.j-platpat.inpit.go.jp|accessdate=2020-02-14|publisher=}}</ref>。さらにMiZ株式会社の柳原等は、2005年には、ラットの酸化剤誘発モデルに対する水素水の抗酸化効果報告された<ref>{{Cite journal|last=Yanagihara|first=Tomoyuki|last2=Arai|first2=Kazuyoshi|last3=Miyamae|first3=Kazuhiro|last4=Sato|first4=Bunpei|last5=Shudo|first5=Tatsuya|last6=Yamada|first6=Masaharu|last7=Aoyama|first7=Masahide|date=2005-01|title=Electrolyzed Hydrogen-Saturated Water for Drinking Use Elicits an Antioxidative Effect: A Feeding Test with Rats|url=http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1271/bbb.69.1985|journal=Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry|volume=69|issue=10|pages=1985–1987|language=en|doi=10.1271/bbb.69.1985|issn=0916-8451}}</ref>。
 
[[日本医科大学]]の太田成男の2007年の水素での実験<ref>{{Cite journal|author=Ikuroh Ohsawa, Masahiro Ishikawa, Kumiko Takahashi, Megumi Watanabe, Kiyomi Nishimaki, Kumi Yamagata, Ken-ichiro Katsura, Yasuo Katayama, Sadamitsu Asoh & Shigeo Ohta|month=5|year=2007|title=Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals|journal=nature medicine|volume=13|page=688–694|DOI=10.1038/nm1577|PMID=17486089}}</ref>を受けて、[[慶應義塾大学]]では2012年から心停止のラットでの治療モデルを確立してきた<ref name="心肺停止">{{Cite journal |和書|author=佐野元昭 |title=水素ガス吸入療法による心肺停止蘇生後臓器障害抑制 |url=https://doi.org/10.11378/organbio.23.117 |date=2016 |journal=Organ Biology |volume=23 |issue=2 |pages=117-120 |doi=10.11378/organbio.23.117 }}</ref>。2015年10月には、慶應義塾大学先導研究センター内に水素ガス治療開発センターが開設された<ref name="心肺停止"/>。
 
[[心肺停止]]時の水素ガスの吸入は[[保険外併用療養費#先進医療|先進医療]]Bに認定され、研究が進められている<ref>[http://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-10801000-Iseikyoku-Soumuka/0000125069_2.pdf 先進医療 B 実施計画等評価表(番号 B066)]2016年7月14日</ref>。2016年9月には、初のヒトを対象とした慶応義塾大学の研究が公表され、従来の研究で動物を対象として心停止の際の脳心臓停止をの臓器障害制が調査されていたが、2016年9月には、初のヒトを対象とした研究が公表され、5人中4人が90日後には普通の生活に戻った<ref name="pmid27334126">{{cite journal |vauthors=Tamura T, Hayashida K, Sano M, et al. |title=Feasibility and Safety of Hydrogen Gas Inhalation for Post-Cardiac Arrest Syndrome - First-in-Human Pilot Study |journal=Circ. J. |volume=80 |issue=8 |pages=1870–3 |year=2016 |pmid=27334126 |doi=10.1253/circj.CJ-16-0127}}</ref>。これは2月に義塾大学を中心として2月に開始された[[臨床研究]]の開始が報道されていたものあり、心停止の影響によって寝たきりとなる、言葉がうまく話せなくなるといった[[後遺症]]が残ることが多く、これを抑制するための医療現場への導入が目標とされている<ref>{{Cite web |url=http://www9.nhk.or.jp/kabun-blog/200/238200.html |title=心停止の患者 水素で脳ダメージ軽減 臨床研究開始へ |publisher=NHK科学文化部ブログ|date=2016-2-20 |accessdate=2017-04-01}}</ref>。
 
[[αグルコシダーゼ阻害剤]]である[[糖尿病]]治療薬の[[アカルボース]]を服用すると[[炭水化物]]の吸収が抑制され、大腸の[[腸内細菌]]により水素などが発生する。アカルボースの服用が心血管事故を抑制する可能性があり、この原因として[[高血糖]]の抑制に加えて、呼気中に水素ガスの増加が認められ、この増加した水素の[[抗酸化作用]]で心血管事故を抑制するメカニズムが想定されている<ref>入江潤一郎、伊藤裕、「[https://doi.org/10.11281/shinzo.44.1498 腸管環境と心血管病]」『心臓』44巻 12号 2012年 p.1498-1503, {{doi|10.11281/shinzo.44.1498}}</ref>。
 水素水中の水素分子は軽いために大気圧では容易に水中から大気に抜けていく性質がある。したがって、容器内が加圧されていない水素水を入れた商品は、容器内で水と水素が分離していると考えてよい。一方、密閉容器中で水素を加圧することにより[[ヘンリーの法則]]によって水中に水素分子を押し込むことができる<ref>{{Cite journal|last=Kurokawa|first=Ryosuke|last2=Seo|first2=Tomoki|last3=Sato|first3=Bunpei|last4=Hirano|first4=Shin-ichi|last5=Sato|first5=Fumitake|date=2015-10-26|title=Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation|url=https://doi.org/10.1186/s13618-015-0034-2|journal=Medical Gas Research|volume=5|issue=1|pages=13|language=en|doi=10.1186/s13618-015-0034-2|issn=2045-9912|pmid=26504515|pmc=PMC4620630}}</ref>。
 
 水素は無色透明無味無臭の気体であるので、水素が水中に存在することを見ただけでは確認することはできない。白金コロイドは水溶液中で素分子の水素―水素共有結合を開裂させ、水素原子を生成することができる<ref>{{Cite web|title=白金の触媒作用 水素分子の場合|url=https://bunsikidouhou.michikusa.jp/%E7%87%83%E6%96%99%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E3%81%AE%E7%87%83%E6%96%99%E6%A5%B5%E3%80%80%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E5%88%86%E5%AD%90%E3%81%AE%E5%A0%B4%E5%90%88.html|website=bunsikidouhou.michikusa.jp|accessdate=2020-09-07}}</ref>。生成された水素原子はメチレンブルーを還元して透明にするで、白金コロイドとメチレンブルーを含む滴定液を用いることにより、水目視で溶液中の水素の存在を確認することができる<ref>{{Cite journal|last=Seo|first=Tomoki|last2=Kurokawa|first2=Ryosuke|last3=Sato|first3=Bunpei|date=2012-01-24|title=A convenient method for determining the concentration of hydrogen in water: use of methylene blue with colloidal platinum|url=https://doi.org/10.1186/2045-9912-2-1|journal=Medical Gas Research|volume=2|issue=1|pages=1|language=en|doi=10.1186/2045-9912-2-1|issn=2045-9912|pmid=22273079|pmc=PMC3309943}}</ref>。
 
== 宇宙における水素の反応 ==