گاز نیتروس اکسید که به N2O (نام گذاری IUPAC )میشناسیم با نامهای گاز خنده آور، نیتروژن اکسید، دی نیتروژن منواکسید و هوای صناعی نیز در گذشته شناخته ميشده و از اواسط قرن هفدهم مورد توجه قرار گرفته است. حدود یکصد سال طول کشید تا توسط جوزف پریستلی ( Joseph Priestly) در سال 1774 بصورت خالص بدست آمد. البته در آن زمان این گاز بمنظور تفریح در مجالس استفاده میشد،اما در سال 1800 آقای سرهمفری دیوی(Sir Humphry Davy) در یک کتاب 580 صفحه ای به خواص N2O اشاره کرد و مفید بودن آن را در اعمال جراحی برای تخفیف درد مطرح نمود تا اینکه در سال 1844 هوراس ولز(Horace Wells) به اثر ضد درد آن در دندانپزشکی پی برد اما متاسفاً نتوانست کشف خود را برای دیگران به اثبات برساند و 20 سال بعد گاردنر کوینسی کولتون(Gardner Quincy Colton) با افزودن اکسيژن به گاز N2O از خطر مرگ متعاقب آن کاسته و گزارش 25000 مورد مصرف همراه با موفقیت آن را، ارائه داد.

   در اواخر قرن نوزده این گاز برای مصرف زایمان بی درد بکار رفت اما در اوایل قرن بیستم بود که با بهبود وسایل ارائه و تجویز گازهای بیهوشی، مصرف گسترده ای پیدا کرد و علاوه بر کنترل درد، در علم بيهوشی نیز به عنوان یک داروی ماندگار، جایگاه ويژه ای پیدا کرد بطوریکه امروزه حتی در دستگاههای پیشرفته دیژیتالی نیز جهت تجویز این گاز پیش بینی لازم صورت گرفته است.

   نیتروس اکسید گازی است بی رنگ، بی بو، بی طعم که خود مشتعل نمیشود ولیکن به شعله وری آتش میتواند کمک کند. این گازوزن ملکولی 44 داشته، حدود 5/1 برابر سنگین تراز هوابوده و در اتمسفر بطور طبیعی با غلظت 0.5 ppm موجود است.

   ملکول آن خطی بوده N=N=O ↔ N≡N-O و در صنعت با حرارت دادن نیترات آمونیوم تا 270 درجه سانتیگراد بدست میاید. البته برخی گازهای ديگرمانند NO, NO2,CO2,CO نیز تولید میشود که در مراحلی بسیارحساس و دقیق، ناخالصی آن گرفته و در سیلندرهای مخصوص آبی رنگ ارائه میشود. البته بدلیل حرارت بحرانی بالائی که دارد (حدود 36oC ) در درجه حرارت هوای اتاق (21 درجه سانتیگراد ) با فشار 745psig یا 50 اتمسفر بصورت مایع در سیلندر موجود است وتا وقتی مایع وجود دارد این فشار حفظ خواهد شد. نقطه انجماد آن برابر -90.81oC و نقطه جوشش -88.46oC است.

   N2O یکی از ضعیف ترین گازهای بیهوشی است که MAC آن در فشار 1 اتمسفر ( سطح دریا) برابر 104% است یعنی حتی با حداکثر مجاز تجویز (70%) هم نمیتواند یک هوشبر کامل باشد وبایستی با دیگر هوشبرهای استنشاقی ( هالوتان، ایزوفلوران، سوفلوران و...) و یا وریدی ( پروپوفول، کتامين، اتومیدیت و...) همراه گردد. البته این ضعف قدرت با سرعت اثر بالائی که دارد تاحد زیادی جبران شده است زیرا N2O حلالیت بسیار کمی در خون داشته و پس از تجویز بسرعت فشار نسبی آن در خون و مغز بالا میرود. بطور معمول ظرف 30 ثانیه اثرش ظاهر و تاحدود 2تا3 دقیقه به حداکثر میرسد.

   مکانیسم ضد درد آن تاکنون بیشتر مشخص شده و تأثیر از طریق آزادی اندورفین های آندوژن در سطح فوق نخاعی، و مهار گیرندههای NMDA در سطح نخاع تأئید شده است. اثرات بی دردی از غلظت 20 تا 30 درصد شروع و با افزایش غلظت تا 70% که مرز بیهوشی است، میتواند بدون تضعیف شدید هوشیاری ادامه یابد. لیکن عدم توجه به زمان ومحیط اطراف و اختلال در بیادآودن وقایع اخیر در این میزان مصرف رخ میدهد که خود باعث رضایتمندی بیماران از این روش کنترل درد خواهد شد. مکانیسم هوشبری نیتروس اکسید بطور دقیق مشخص نشده ولیکن تئوری فشاری، و یونی برای آن مطرح است.حلالیت کم در خون و در بافتها به خصوص در مغز باعث شده تا این گاز سرعت بالائی در القاء و بهبود از بیهوشی داشته و علی الرغم ضعف در قدرت اثر بعنوان یک داروی هوشبر خاص مورد توجه متخصصین بیهوشی باشد.

   با مصرف N2O حجم جاری کاهش، تعداد تنفس افزایش و حجم دقیقه ای نیز افزایش میابد و در نهایت میزان PaCO2 حفظ خواهد شد البته پاسخ مرکز تنفس به افزایش دی اکسید کربن وهیپوکسی مختل خواهد شد یکی از مسائل مربوط به اختلال تنفسی در زمینه مصرف N2O هیپوکسی انتشاری است که به دلیل سرعت انتشار سریع این گاز از خون به ریه ها در زمان بهبودی از بیهوشی عمومی است که این امر منجر به رقیق شدن CO2 آلوئلی و تضعیف تحریک مرکز تنفس از طرفی و همچنین رقیق شدن اکسیژن آلوئلی و هیپوکسی استنشاقی میشود که درنهایت باعث افت فشار سهمی اکسیژن خون خواهد شد بنابراین توصیه به تجویز اکسیژن اضافی در 5 تا 10 دقیقه اول مرحله بهبودی از بیهوشی عمومی همراه با N2O شده است.

   تأثیرات نیتروس اکسید برروی قلب و عروق شبیه CO2 بوده و باعث تضعیف مستقیم میوکارد میگردد اما چون تحریک سیستم سمپاتیک رانیز بهمراه دارد این اثر تضعیفی دیده نمی شود مگر در مواردیکه قلب دچار نارسائی در خون رسانی عروق کرونر و یا نارسائی احتقانی قلب باشد همچنین N2O باعث افزایش فشار خون ریوی شده که در بیماران با زمینة افزایش فشارخون ریوی مثل بیماری COPD این مشکل بارزتر و باعث اختلال در اکسیژن رسانی بافتی در اثرافزایش شنت میتواند بشود.

   بطور متفاوت باعث کاهش انتقال پیام عصبی از هسته های تالاموس شده و تأثیرات برانگیختگی ناشی از درد با مصرف N2O تضعیف میشود. N2O باعث گشادی عروق مغز شده وبا وجود کمترین تأثیر بر متابولیسم مغز، افزایش فشار داخل مغز رخ خواهد داد که البته افزایش تهویه بخوبی میتواند با این اثر مقابله کند لیکن در بیماران با افزایش قابل توجه فشار داخل مغز مثلا بعلت تومور بهتر است تا قبل از باز شدن کرانیوم از آن استفاده نشود.

   N2O باعث افزایش فعالیت عضلات اسکلتی شده اما تأثیری بر عملکرد داروهای شل کننده عضلانی نخواهد داشت. این گاز بر عملکرد کار کلیه تأثیرمستقیمی نداشته، فیلتراسیون گلومرولی، قدرت تغلیظ ادرار و کلیرانس کلیوی را تغییر نخواهد داد در کبد نیز متابولیسم نداشته و البته میتواند توسط باکتریهای روده ای در فرآیند احیاء قرارگرفته و باعث ایجاد رادیکالهای آزاد کند و از این رهگذز لیپید پراکسیدازها بوجود آید. همچنین N2O میتواند با غیر فعال کردن ویتامین B12 باعث اختلال عملکرد آنزیم متیونین سنتتاز شده و علائم کمبود ویتامین B12 را مانند آنمی مگالوبلاستیک بوجود آورد البته این موضوع در مصرف بیش از 24 ساعت و یا مکرر در یک هفته بوجود آید و در بیماران جراحی مصرف برای بیهوشی باعث جنین اختلالاتی نمیشود مگر در افراد بسیار ضعیف، حامله، اشکال در بهبود زخم و عفونتهای خیلی شدید که توصیه به مصرف آن نشده است.

   خودبخودی میشود که این در افرادی که در اتاق عمل ویا سوئیتهای دندانپزشکی با عدم تخلیه گازهای هوشبر به روش مناسب کار کنند میتواند رخ دهد لیکن در صورت رعایت موارد ایمنی و حفظ غلظت زیر 25ppm بروز نخواهد کرد. تأثیر N2O بر تغییر سلولهای اولیه (germ cells ) در مردان اگرچه مطرح است اما تاکنون اثر بالینی خاصی از آن به اثبات نرسیده است.

   N2O بخوبی میتواند از جفت گذشته و به جنین برسد لیکن غلظت خون بند ناف از خون مادر کمتر بوده و ظرف 5 تا10 دقیقه روبه افزایش است وبنابراین پس از این مدت تأثیردر تضعیف جنینی آن وجود خواهد داشت.البته اثرات موتاژنتیک وتراتوژنيک برای N2O به اثبات نرسیده است. N2O در زایمان بیدرد بیش از 100 سال است که استفاده میشود وخواص ویژه آن در سرعت اثربخشی و ختم اثر آن در کنار سهولت در استفاده، باعث شده تا همچنان در این زمینه کاربرد خود را از دست ندهد.

    در چهار زمینه این عوارض مطرح است:

• افزایش حجم فضاهای بسته در بدن مانند پنوموتوراکس که مثلا ظرف 20 دقیقه با تجویز 70% N2O میتواند حجم آن 2 تا 3 برابر شود.
• افزایش بروز تهوع و استفراغ متعاقب بیهوشی به خصوص در اعمال گوش و حلق و چشم و لاپاروسکوپی.
• غیر فعال شدن ویتامین B12 و بروز عوارض خونی (آنمی مگالوبلاستیک) و عصبی.
• ایجاد هیپوکسی انتشاری در ابتدای زمان بهبودی از بیهوشی، و کاهش غلظت اکسیژن دمی در حین تجویز N2O.