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在普萘洛尔之后，布莱克希望找一个治疗胃溃疡的新药，但ICI公司希望他继续研究研究心血管药物，这是导致布莱克在1964年辞职的原因之一。
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再接再厉，布莱克用药物构效理论发现胃溃疡治疗药西咪替丁
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在20世纪60年代，胃溃疡没有有效的药物治疗。发明输血方法的外科医生里夏德·勒威森（Richard Lewisohn）在奥地利进行学术交流时，了解到欧洲已经开展了胃切除手术以治疗严重的胃溃疡。他回到美国后，在西奈山（Mount Sinai）医院与阿尔伯特·阿什顿·伯格（Albert Ashton Berg）合作，于1922年实施了美国第一例胃溃疡患者部分胃切除手术（subtotal gastrectomy）。经过对手术及后续治疗的优化，这一方法逐渐在美国普及。
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詹姆斯·怀特·布莱克从ICI辞职后，到大学里转了个圈，但那里经费很少，难以开展他的胃溃疡药物计划。随即他加入了史克公司（Smith, Kline and French，SK&F），在那里，他发现了西咪替丁，这是一个H2型组胺受体拮抗剂，布莱克全面参与了西咪替丁的合成工作。
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1964年时，人们已经认识到组胺可以刺激分泌胃酸，但传统的抗组胺药（即抗精神病药物如氯丙嗪，抗过敏药物如美吡拉敏）对胃酸分泌没有多少影响。这使人们意识到与肾上腺素能受体相似，组胺受体也存在着不同的分型。在研究胃溃疡的过程中，史克公司研究团队证实了2型组胺受体的存在。
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他们基于组胺的结构，来设计合成2型组胺受体的拮抗剂，几百种化合物被合成了，Nα-胍基组胺（Nα-guanylhistamine）为不完全的H2受体拮抗剂，有拮抗H2受体的作用。以后将侧链端基换成碱性较弱的甲基硫脲，将侧链增长为4个碳原子，得到咪丁硫脲（burimamide），比Nα-胍基组胺强100倍且是一个H2竞争性拮抗剂，但口服无效。
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为了得到口服活性高的受体拮抗剂，研究团队采用动态构效分析方法（dynamic structure activity analysis），将咪丁硫脲侧链中的一个次甲基换成电负性较大的硫原子，得到甲咪硫脲（metiamide），其活性强度和安全性都达到临床试用的要求。但在初步的临床研究中，观察到甲咪硫脲的试验者出现肾损伤和粒细胞减少。于是又在胍的亚氨基氮上引入吸电子的氰基，减小了分子的碱性，得到西咪替丁（cimetidine）。
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本品1976年于英国上市，商品名Tagamet，是第一个年销售额达到10亿美元的药物。而雷尼替丁［ranitidine，商品名Zantac，由葛兰素实验室公司（Glaxo Labs）开发］和法莫替丁［famotidine，商品名Pepcid，由山之内制药公司（Yamanouchi,Ltd.）开发］也很快上市。雷尼替丁的销量还超过了西咪替丁，这是葛兰素公司爆发增长的一个关键点。
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布莱克将药物发现方法从搜索药物变为设计药物，即利用合理的药物设计来发现自然界新的化合物。虽然在普萘洛尔和西咪替丁上市之前，布莱克均已经从相应公司离职，但他的功劳仍得到了承认。1988年他和埃利恩、希钦斯因关于药物治疗重要原理的发现而分享了当年的诺贝尔生理学或医学奖。
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因为β受体阻断剂和H2组胺受体拮抗剂药物的上市，英国制药企业扬眉吐气，其中ICI公司的制药业务单独成立了利康公司（Zeneca Group plc）。它与瑞典的阿斯特拉（Astra AB）公司在1999年合并，成立了总部位于伦敦的阿斯利康公司（AstraZeneca plc）。葛兰素公司也凭雷尼替丁飞速发展，后来它收购宝来威康（Burroughs Wellcome）公司，并于2000年与史克必成（SmithKline Beecham）公司合并成立葛兰素史克公司［GlaxoSmithKline plc （GSK）］。
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从抗微生物制剂到利尿药：汞剂被氯噻嗪类药物替换
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心衰导致水肿、腹水，一开始，医生尝试放血疗法，但不理想。文艺复兴时期瑞典医生巴拉塞尔士（Paracelsus，1490—1541）曾尝试用汞来治疗。约翰·布莱科尔（John Blackall，1771—1860）把心衰与尿联系起来，认为汞剂有效果。同时期的威廉·维瑟林（William Withering）则提出用洋地黄治疗，取得了一定效果。后来还有人发现，小剂量的氯化汞与洋地黄联用，效果会更好。
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1917年，拜耳公司新上市的治疗梅毒的药物——Novasurol（含苯环、甲基的有机汞剂，易溶于水）。1919年，艾弗瑞·福格尔（Afred Vogl）在护士帮助下为一个心衰的梅毒患者用了这一药物，发现了其利尿作用。1920年，又有研究人员发现其有利尿和排钠的作用，而阿托品可以抑制这些作用。从此，汞利尿药大量应用于治疗心衰水肿患者。类似药物有：Novasurol（汞含量33.9%），Mercuhydrin（汞浓度39毫克每毫升），Thiomerin（汞浓度40毫克每毫升）。这些汞剂大量用于临床后，虽然产生了很好的治疗效果，但也造成了不少副作用，甚至出现死亡病例。
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1949年，美国波士顿医生威廉·施瓦茨（William Schwartz，1922—2009）把大剂量磺胺类药物给3位心衰患者口服，发现产生了利尿作用，缓解了心衰患者症状。但因药物毒性大，他放弃了这一疗法。
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卡尔·H.拜耳（Karl H. Beyer）是一位化学家，他在美国默克公司时，与同事合成了一些磺胺类化合物以及苯并二噻嗪的衍生物，其中就有氯噻嗪（chlorothiazide）[6]。
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动物实验显示，这一化合物利尿效果非常好，而且使用安全。随后的临床实验显示，氯噻嗪不但对心衰患者有用，而且对高血压患者效果也非常好。1958年，本品以克尿塞（Diuril）为商品名推向市场。良好的市场反应，使其他噻嗪类化合物相继上市。1959年，美国默克公司和汽巴公司同时上市了氢氯噻嗪（hydrochlorothiazide），后者只不过把双键变单键，增加了一个氢原子，但效果却提高了几倍。1962年，赫希斯特公司又推出了呋塞米（frusemide或furosemide）这一强效利尿药。
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这些药物很快占领了汞剂的地位。在20世纪90年代血管紧张素转化酶抑制剂出现之前，噻嗪类药物一直主宰着利尿药市场。目前，利尿药仍然是治疗高血压的最佳药物之一。在2008年，氢氯噻嗪在美国处方降压药数量排名中列第二位。
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细胞电生理作用研究的意外现象：抗肿瘤药顺铂的发现
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顺铂（cisplatin）早在1845年就由米谢勒·佩罗内尔（Michele Peyrone，1813—1883）合成（故也称佩罗内尔盐）。1893年，瑞士化学家阿尔弗雷德·维尔纳（Alfred Werner，1866—1919，1913年因研究过渡金属配合物构型获诺贝尔化学奖）推测出了它的结构。
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密歇根州立大学（Michigan State University）化学系的巴尼特·罗森堡（Barnett Rosenberg）和其同事设计一个实验以确定细胞在电场（电流）存在的情况下，其生长是否受到影响。他们把铂电极放入大肠杆菌培养液，通电后进行观察。虽然细菌在生长，但细菌分裂被抑制，使得菌丝越长越长，甚至比一般菌丝延长了300倍。
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开始他们以为是电磁场的作用，但当他们分析细菌培养液时，发现了从电极游离的铂，以及在培养液中与氯离子和胺离子形成的铂的络合物，4价铂（cis-［PtCl4（NH3）2］）有抑菌的作用。更进一步研究，他们发现2价铂顺铂（cis- ［PtCl2（NH3）2］）的抑菌作用更强。这个重要发现，1965年发表在《自然》（Nature）杂志上[7]。随后他们又进行了顺铂动物（大鼠）肿瘤的研究，发现其可以很好地抑制肿瘤。
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这些发现公布后，百时美-施贵宝公司很快参与进来，该公司向密歇根州立大学购买了专利权，并在20世纪70年代初期与美国国家癌症研究中心（National Cancer Institute，NCI）合作进行人体试验。最初的人体试验显示了很好的疗效，但同时却带来强烈的副作用，包括严重的恶心、呕吐、耳鸣、听力下降、关节疼痛等。好在NCI优化了方案，以辅助药物控制这些副作用，顺铂的强大疗效终于显现出来。特别是在治疗睾丸癌时，100%有效。
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本品于1978年被FDA批准，用于治疗睾丸癌和子宫癌。顺铂进入体内后，铂与DNA单链内两点或双链发生交叉联结，抑制癌细胞的DNA复制过程，使之发生细胞凋亡。顺铂对多种癌症都有很好的治疗和抗癌作用，可以说是一种广谱抗癌药。而密歇根大学每年也获得上千万美元的专利权收入。
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