Il deuterio è un isotopo stabile dell'idrogeno. Questo isotopo ha proprietà leggermente diverse dal suo isotopo naturale più abbondante (il prozio) ed è prezioso in molte discipline scientifiche, tra cui la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e la spettrometria di massa quantitativa. Viene utilizzato per studiare una varietà di argomenti, dagli studi ambientali alla diagnosi delle malattie.

Il mercato dei prodotti chimici marcati con isotopi stabili ha registrato un drastico aumento dei prezzi, superiore al 200% nell'ultimo anno. Questa tendenza è particolarmente pronunciata nei prezzi dei prodotti chimici di base marcati con isotopi stabili, come 13CO2 e D2O, che inizieranno a salire nella prima metà del 2022. Inoltre, si è registrato un aumento significativo delle biomolecole marcate con isotopi stabili, come glucosio o amminoacidi, componenti importanti dei terreni di coltura cellulare.

L'aumento della domanda e la riduzione dell'offerta portano a prezzi più alti

Cosa ha avuto esattamente un impatto così significativo sulla domanda e sull'offerta di deuterio nell'ultimo anno? Le nuove applicazioni di sostanze chimiche marcate con deuterio stanno creando una domanda crescente di deuterio.

Deuterazione dei principi attivi farmaceutici (API)

Gli atomi di deuterio (D, deuterio) hanno un effetto inibitorio sul metabolismo dei farmaci nel corpo umano. È stato dimostrato che è un ingrediente sicuro nei farmaci terapeutici. Date le proprietà chimiche simili del deuterio e del prozio, il deuterio può essere utilizzato come sostituto del prozio in alcuni farmaci.

L'effetto terapeutico del farmaco non sarà influenzato in modo significativo dall'aggiunta di deuterio. Studi sul metabolismo hanno dimostrato che i farmaci contenenti deuterio generalmente mantengono piena efficacia e potenza. Tuttavia, i farmaci contenenti deuterio vengono metabolizzati più lentamente, con conseguenti effetti spesso più duraturi, dosi più piccole o inferiori e minori effetti collaterali.

In che modo il deuterio ha un effetto decelerante sul metabolismo dei farmaci? Il deuterio è in grado di formare legami chimici più forti all'interno delle molecole dei farmaci rispetto al protio. Dato che il metabolismo dei farmaci spesso comporta la rottura di tali legami, legami più forti comportano un metabolismo più lento.

L'ossido di deuterio viene utilizzato come materiale di partenza per la generazione di vari composti marcati con deuterio, tra cui principi attivi farmaceutici deuterati.

Cavo in fibra ottica deuterato

Nella fase finale della produzione della fibra ottica, i cavi in ​​fibra ottica vengono trattati con gas deuterio. Alcuni tipi di fibra ottica sono soggetti a degradazione delle loro prestazioni ottiche, un fenomeno causato da reazioni chimiche con gli atomi presenti all'interno o intorno al cavo.

Per alleviare questo problema, il deuterio viene utilizzato per sostituire parte del prozio presente nei cavi in ​​fibra ottica. Questa sostituzione riduce la velocità di reazione e previene il degrado della trasmissione della luce, prolungando di conseguenza la durata del cavo.

Deuterazione di semiconduttori e microchip in silicio

Il processo di scambio deuterio-prozio con gas deuterio (deuterio 2 ; D 2 ) è utilizzato nella produzione di semiconduttori al silicio e microchip, spesso impiegati nei circuiti stampati. La ricottura del deuterio viene utilizzata per sostituire gli atomi di prozio con deuterio, prevenendo la corrosione chimica dei circuiti e gli effetti dannosi degli effetti dei portatori caldi.

Grazie a questo processo, il ciclo di vita dei semiconduttori e dei microchip può essere notevolmente esteso e migliorato, consentendo la produzione di chip più piccoli e con densità maggiore.

Deuterazione dei diodi organici a emissione di luce (OLED)

OLED, acronimo di Organic Light Emitting Diode, è un dispositivo a film sottile composto da materiali semiconduttori organici. Gli OLED hanno densità di corrente e luminosità inferiori rispetto ai tradizionali diodi a emissione luminosa (LED). Sebbene gli OLED siano meno costosi da produrre rispetto ai LED convenzionali, la loro luminosità e durata non sono altrettanto elevate.

Per ottenere miglioramenti rivoluzionari nella tecnologia OLED, la sostituzione del prozio con il deuterio si è rivelata un approccio promettente. Questo perché il deuterio rafforza i legami chimici nei materiali semiconduttori organici utilizzati negli OLED, il che offre diversi vantaggi: la degradazione chimica avviene a un ritmo più lento, prolungando la vita utile del dispositivo.