一氧化氮（NO）作为一种兼具生理活性与工业价值的气体分子，其应用领域涵盖医学、工业、环境科学及新兴技术等多个方向，具体用途如下：

一、医学与生物医学领域：信号分子与治疗应用

1. 心血管疾病治疗

一氧化氮是血管内皮舒张因子（EDRF）的核心成分，通过激活鸟苷酸环化酶使血管平滑肌舒张，降低外周血管阻力，从而调节血压。临床中，NO吸入疗法已用于治疗肺动脉高压、新生儿呼吸窘迫综合征及新冠重症患者的缺氧性呼吸衰竭，可快速改善肺部气体交换效率。此外，其抑制血小板聚集和抗动脉粥样硬化作用，为预防血栓、冠心病和中风提供了新思路。

2. 免疫与炎症调控

诱导型一氧化氮合酶（iNOS）在免疫细胞中合成的NO，具有广谱抗菌、抗病毒及抗肿瘤活性，能通过抑制病原体能量代谢或直接损伤DNA发挥作用。同时，NO参与炎症反应的双向调节：适量NO可缓解急性炎症，过量则可能导致组织损伤（如类风湿性关节炎、休克），这为免疫相关疾病的靶向治疗奠定了基础。

3. 神经信号传递

作为非经典神经递质，NO在中枢及外周神经系统中参与突触可塑性、学习记忆及痛觉传导。例如，其在大脑海马区的释放可增强突触连接强度，而在外周神经中则通过抑制平滑肌收缩调节胃肠道、泌尿道等器官功能。

二、工业领域：化工合成与材料加工

1. 硝酸与化学品生产

一氧化氮是工业合成硝酸的关键中间体。通过奥斯特瓦尔德法，氨在催化剂作用下氧化为NO，进一步氧化为二氧化氮（NO₂）后与水反应生成硝酸。硝酸广泛用于化肥、炸药、染料及医药合成，2022年全球硝酸市场规模超200亿美元，NO的中间体地位不可替代。此外，NO还用于合成亚硝酸酯、硝基化合物等有机化工原料。

2. 金属加工与表面处理

利用NO的氧化性，可在金属表面形成致密氧化膜，提升耐腐蚀性与耐磨性，常用于汽车零部件、航空航天材料的预处理。在金属切割与焊接中，NO作为保护气体可防止高温下金属氧化，提高加工精度。

3. 半导体与电子工业

在半导体制造中，NO参与化学气相沉积（CVD）工艺，用于制备氧化硅绝缘层或氮化硅薄膜，其纯度与反应可控性直接影响芯片性能。随着5G与人工智能产业发展，电子级NO需求年均增长超10%。

三、能源与航空航天：推进剂与能源转化

1. 航天推进系统

NO作为氧化剂与肼类燃料组合，可作为卫星姿态控制和轨道调整的小型推进剂，具有能量密度高、点火迅速的优势。例如，美国NASA的“新视野号”探测器曾采用NO/肼推进系统完成冥王星探测任务。

2. 新型能源技术

在燃料电池领域，NO可作为催化剂助剂提升电极反应效率；在碳捕获与封存（CCS）技术中，NO衍生物参与烟道气中CO₂的吸收与转化，助力碳中和目标实现。

四、环境与农业：氮循环与生态调节

1. 大气化学与污染控制

NO是大气氮循环的重要环节，自然来源（如闪电、生物固氮）与人为排放（汽车尾气、工业废气）共同维持其平衡。尽管过量NO会引发光化学烟雾和酸雨，但其在平流层中可与臭氧反应，调节臭氧层厚度。现代尾气处理技术（如SCR脱硝）通过催化还原NO为N₂，显著降低机动车与电厂排放。

2. 农业与植物生理

土壤中的NO₃⁻经微生物还原为NO后，可被植物吸收参与氮代谢，促进叶绿素合成与光合作用。此外，NO能调节植物抗逆性，如干旱条件下通过气孔关闭减少水分流失，或在病虫害侵袭时激活防御基因表达。

五、科研与新兴领域

1. 生命科学研究

NO的“气体信使”特性推动了信号转导领域的革命，1998年诺贝尔生理学或医学奖即授予NO信号通路的发现者。当前研究聚焦于NO与核酸、蛋白质的相互作用，探索其在衰老、神经退行性疾病中的机制。

2. 医疗设备与诊断

基于NO传感器的便携式监测仪已用于实时检测呼气NO浓度，辅助哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）的诊断与疗效评估，其灵敏度可达ppb级。