“笑气”(一氧化二氮)的前世今生

“笑气”(一氧化二氮)的前世今生

霍勒斯·威尔斯(Horace Wells)是19世纪30年代康涅狄格州哈特福德的一位著名牙医。和当时的许多牙医一样,威尔斯为他的病人在没有麻醉的情况下拔牙过程中所遭受的痛苦所困扰。

1844年,威尔斯参加了一场演示,部分是科学演示,部分像是在杂耍表演,由表演者加德纳·科尔顿(Gardner Colton)对一氧化二氮的神秘力量进行演示。科尔顿曾短暂就读于医学院,在那里他和同学们实验了这种无色无味的气体的令人振奋的特性。

在科尔顿的节目中,他给志愿者吸入了一氧化二氮,这些志愿者会突然咯咯笑起来,这种物质被称为“笑气”。一名神志不清的志愿者在舞台上弄伤了自己的腿,但当威尔斯问他这件事时,他不记得有任何疼痛。

第二天回到办公室,威尔斯爬上自己的手术椅,请一位同事在科尔顿的帮助下,一边给他拔掉自己的一颗问题牙齿,一边给他吸入一氧化二氮。那颗牙被猛拔了一下,威尔斯说感觉“就像针刺一样”。

威尔斯很兴奋,在接受了科尔顿的一些训练后,继续做了几十个类似的手术,每一次都没有疼痛。威尔斯相信自己发现了一种神奇的麻醉剂,于是于1845年在波士顿为一群哈佛教授和医科学生公开演示了他的一氧化二氮麻醉技术。

这场盛大的演示很不顺利,事实上,完全是一场灾难。威尔斯的病人在注射了一氧化二氮后,在威尔斯开始拔牙时大叫了一声。不管这是一种精神错乱的呻吟,一个玩笑,还是真正的痛苦,那群医学生嘲笑威尔斯说:“骗子!”

今天我们都知道,威尔斯不是骗子。这位哈特福德的牙医再也没有从失败的演示中恢复过来他陷入了无法恢复的抑郁症,但是他发现一氧化二氮是一种强麻醉剂,并在1864年得到了美国牙科协会的认可。不幸的是,威尔斯早在几十年前就结束了自己的生命。

一氧化二氮的故事漫长而复杂,它的双重效果,神奇的止痛药和危险的娱乐毒品,使它在今天和19世纪40年代一样备受争议。

一氧化二氮的历史

在威尔斯开始用一氧化二氮做牙科麻醉剂的70年以前,一位名叫约瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestly)的英国人将有一系列重大发现,这些发现将永远改变我们对化学的理解。

普里斯特利是伟大的启蒙思想家之一,与本杰明·富兰克林同时代,是一位多产的作家,他的作品涉及所有你能想到的主题,从政治到宗教,再到电的性质。

18世纪70年代,普里斯特利把注意力转向了气体的研究。普里斯特利住在一家啤酒厂旁边,可以从发酵罐里无限地冒出二氧化碳。他采用了斯蒂芬·黑尔斯(Stephen Hales)所使用的技术,黑尔斯发明了一种叫做气压槽的装置,用来收集和隔离植物叶子呼出的气体。

利用他自己的气槽,普里斯特利能够分离和识别八种气体,包括氧气(O2)、氮气(N2)、氯化氢(HCI)、二氧化硫(SO2)和一氧化二氮(N2O)。

另一位英国化学家汉弗莱·戴维(Humphry Davy)进一步揭示了一氧化二氮的神秘特性。作为气动研究所的实验室主管,戴维研究了不同气体作为治疗方法的使用。

1800年,戴维出版了关于一氧化二氮的一本厚书,但只有简略提到了其麻醉特性:“一氧化二氮出现能够麻痹身体的疼痛,在没有大量血液渗出的外科手术中,它可能会发挥优势”。

又过了40年,一氧化二氮才被威尔斯重新发现,并最终被接受为一种神奇的手术麻醉药物。

一氧化二氮的用途

一氧化二氮最著名的用途是作为医用麻醉剂和镇痛剂。麻醉剂会使病人失去所有疼痛的感觉,并且经常失去知觉,而镇痛剂只是减轻疼痛的严重程度。

在全世界范围内,一氧化二氮是医学界使用最多的吸入麻醉剂,通常以氧化亚氮和纯氧的50/50混合物的形式施用。在美国,你最有可能在牙医诊所遇到一氧化二氮,但在欧洲、加拿大和澳大利亚,氧化亚氮通常用作分娩时的止痛药。

一氧化二氮作为止痛药的主要优点是它能立即产生强大的镇痛效果,而且无副作用,患者在取下一氧化二氮吸入面罩后几分钟内就能恢复正常。急救人员在各种医疗情况下使用一氧化二氮快速缓解疼痛,包括心脏病发作、严重烧伤、肾结石、骨折和关节脱位。

那么这种气体是如何工作的?当一氧化二氮被吸入时,这种气体通过肺部进入血流,并迅速进入大脑,在那里触发人体天然阿片类物质、内啡肽和多巴胺的释放。一氧化二氮的麻醉作用是通过暂时稳定大脑中的神经元活动来实现的。

在食品工业中,一氧化二氮是一种高效的发泡剂,用于调配油脂和奶油等脂肪液体。一氧化二氮气体被压缩成液体,并在密封的加压罐中与奶油混合。因为液态一氧化二氮取代了罐内所有的氧气,一罐未开封的鲜奶油永远不会变质。一氧化二氮在脂肪中高度溶解,当罐内的压力释放时,液态的一氧化二氮立即变成气体,使奶油的体积扩大了四倍。

一氧化二氮的另一个常用用途是在赛车中用作燃料添加剂。在内燃机中,氧气对于点燃喷射到发动机中的燃油至关重要。向发动机中添加压缩的一氧化二氮会显著提高氧含量,这意味着燃烧的燃料更多,马力也更大。

一氧化二氮的滥用

上世纪70年代,装满一氧化二氮的气球开始出现在美国的摇滚节上,每只售价25美分。吸入一氧化二氮会产生一种麻木、肿胀的眩晕感,接着是无法抑制的咯咯笑的冲动。

长时间接触一氧化二氮会使脑细胞缺氧,并导致细胞凋亡。这种气体还可以破坏被称为髓鞘的神经元的保护层,这可能导致长期学习困难。但是,吸入一氧化二氮的真正危险可能是那些在眩晕中摔倒的人的骨折和头部创伤。