Il deuterio è un isotopo stabile dell'idrogeno. Questo isotopo possiede proprietà leggermente diverse rispetto al 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 di malattie.

Il mercato dei prodotti chimici marcati con isotopi stabili ha registrato un aumento vertiginoso dei prezzi, superiore al 200%, nell'ultimo anno. Questa tendenza è particolarmente marcata nei prezzi dei prodotti chimici di base marcati con isotopi stabili, come 13CO2 e D2O, che hanno iniziato a salire nella prima metà del 2022. Inoltre, si è osservato un aumento significativo dei prezzi di 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 sull'offerta e sulla domanda 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 nell'organismo umano. Si è dimostrato un ingrediente sicuro nei medicinali. In considerazione delle simili proprietà chimiche del deuterio e del protio, il deuterio può essere utilizzato come sostituto del protio in alcuni farmaci.

L'effetto terapeutico del farmaco non sarà significativamente influenzato dall'aggiunta di deuterio. Studi sul metabolismo hanno dimostrato che i farmaci contenenti deuterio generalmente mantengono la loro piena potenza ed efficacia. Tuttavia, i farmaci contenenti deuterio vengono metabolizzati più lentamente, il che spesso si traduce in effetti più duraturi, dosi inferiori o più piccole 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 significano un metabolismo più lento dei farmaci.

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

Cavo in fibra ottica deuterato

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

Per ovviare a questo problema, il deuterio viene utilizzato in sostituzione di parte del protio presente nei cavi in ​​fibra ottica. Questa sostituzione riduce la velocità di reazione e previene il degrado della trasmissione luminosa, prolungando in definitiva la durata del cavo.

Deuterazione dei semiconduttori e dei microchip al silicio

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

Grazie all'implementazione di 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 una densità maggiore.

Deuterazione dei diodi organici a emissione di luce (OLED)

OLED, acronimo di Organic Light Emitting Diode (diodo organico a emissione di luce), è un dispositivo a film sottile composto da materiali semiconduttori organici. Gli OLED presentano densità di corrente e luminosità inferiori rispetto ai tradizionali diodi a emissione di luce (LED). Sebbene la produzione di OLED sia meno costosa rispetto ai LED convenzionali, la loro luminosità e durata non sono altrettanto elevate.

Per ottenere miglioramenti rivoluzionari nella tecnologia OLED, la sostituzione del protio 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 comporta diversi vantaggi: la degradazione chimica avviene a una velocità inferiore, prolungando la durata del dispositivo.