National Institute for Materials Science har utvecklat ett fast material som långsamt kan frigöra svavelväte (H ₂ S) och kväveoxid (NO) när de utsätts för luft. Dessa gaser kan inducera fysiologiskt gynnsamma effekter vid låga koncentrationer (t.ex. minskar inflammation och expanderar blodkärl). Dock, deras medicinska användning har begränsats på grund av svårigheter att lagra dem och reglera deras koncentration. Detta material kan frigöra dessa gaser säkert och bekvämt och kommer att underlätta deras medicinska användning.

Även om H ₂ S och NO är giftiga i höga koncentrationer, de kan generera fördelaktiga fysiologiska effekter när de används i låga koncentrationer, såsom antioxidation, minska inflammation, expanderar blodkärlen och reglerar insulinutsöndringen. Människokroppar producerar dessa gaser i små mängder för att reglera olika fysiologiska funktioner. Medicinsk användning av dessa gaser har rönt ett stort intresse de senaste åren. Till exempel, en låg koncentration av NO kan administreras genom inandning till patienter med allvarlig andningssvikt (t.ex. nyfödda med ihållande pulmonell hypertoni och akut andnödsyndrom) för att expandera sina lungkärl, och därmed förbättra sina symtom. Dessutom, varma källor som innehåller H ₂ S har länge varit känt för att ha positiva effekter på huden och det kardiovaskulära systemet, gör H ₂ S ett potentiellt lovande medel i de typer av medicin som är dedikerade till att förlänga hälsosamma livslängder. Dock, användningen av dessa gaser har åtföljts av säkerhetsproblem och kräver ett stort system utrustat med högtrycksgastankar. För att ta itu med dessa problem, ansträngningar har gjorts för att utveckla fasta material som på ett säkert och enkelt sätt kan lagra medicinskt användbara gaser och släppa ut dem i reglerad koncentration i hopp om att underlätta deras medicinska användning.

NIMS forskarteam utvecklade nyligen ett fast material med en oorganisk förening som kallas en skiktad dubbelhydroxid som långsamt kan frigöra H ₂ S eller NO i en önskvärd koncentration vid exponering för luft. Detta material består huvudsakligen av lager av tvådimensionella nanoskivor av hydroxid som innehåller magnesium (Mg) och aluminium (Al). Detta forskarteam upptäckte tidigare att karbonatjoner i mellanskiktsutrymmet i nanoskiktsskikt aktivt utbyts med atmosfärisk koldioxid. I detta projekt, teamet interkalerade gaskälljoner till mellanskiktsutrymmena och lät dem interagera med atmosfärisk koldioxid och vattenånga, ger H ₂ S eller NO gas. Teamet justerade sedan Mg/Al-förhållandet i nanoarken, därigenom ändra storleken på gapet mellan dem. Olika gapstorlekar aktiverade H ₂ S- eller NO-gas ska frigöras stabilt vid en avsedd koncentration. Teamet lyckades också tillverka en portabel NO-inhalatorprototyp som kan fungera utan strömkälla. Detta säkra material består av relativt billiga och giftfria ingredienser, inklusive Mg och Al, kan hållas i gott skick genom att förvara den i en gasogenomtränglig påse. Detta material kan enkelt användas genom att utsätta det för luft på ett sätt som liknar med engångshandvärmare.

Genom framtida studier, teamet hoppas kunna utveckla nya läkemedel och medicintekniska produkter som innehåller detta material. Användningen av sådana produkter kan möjliggöra tillhandahållande av nya hälsotjänster och akutsjukvård, som att göra NO-inhalationsteknik tillgänglig hemma, på olika destinationer och i utvecklingsländer. Dessutom, den materialstruktur som teamet har utvecklat kan användas för syntes av nya material som kan släppa ut andra typer av funktionella gaser.