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2007 年日本医科大学太田成男教授小组在《自然医学》发表的论文的结果表明，无论是对细胞还是化学溶液，氢气只与经自由基和亚硝酸阴离子这种强毒性自由基发生反应，不与过氧化氢和一氧化斜发生反应。因此，氢气这种只与有毒自由基的作用就是选择性抗氧化。如上所述,活性氧是许多疾病的基础，但大部分活性氧同样具有重要生理功能。只有当这些活性氧转变成有毒自由基时，才会发生氧化损伤。因此控制氧化损伤必须寻找具有选择性中和有毒自由基而保留具有生理功能的活性氧的抗氧化物质。氢气可以选择性还原经自由基，不与具有生理功能的超氧阴离子、过氧化氢和一氧化氮反应，这符合选择性抗氧化的特点。

氢气具有选择性抗氧化作用取决于氢气分子的共价键比较稳定。氢气的还原作用比较弱，一般生理浓度下活性比较弱的自由基不与氢气发生反应,如过氧化氢和超氧阴离子等。但是羟自由基的活性较强，因此可以与氢气发生反应。