Deuterium er en stabil isotop av hydrogen. Denne isotopen har litt forskjellige egenskaper fra den mest forekommende naturlige isotopen (protium), og er verdifull i mange vitenskapelige disipliner, inkludert kjernemagnetisk resonansspektroskopi og kvantitativ massespektrometri. Den brukes til å studere en rekke emner, fra miljøstudier til sykdomsdiagnose.

Markedet for stabile isotopmerkede kjemikalier har sett en dramatisk prisøkning på mer enn 200 % det siste året. Denne trenden er spesielt uttalt i prisene på basiske stabile isotopmerkede kjemikalier som 13CO2 og D2O, som begynner å stige i første halvdel av 2022. I tillegg har det vært en betydelig økning i stabile isotopmerkede biomolekyler som glukose eller aminosyrer, som er viktige komponenter i cellekulturmedier.

Økt etterspørsel og redusert tilbud fører til høyere priser

Hva har egentlig hatt en så betydelig innvirkning på tilbud og etterspørsel etter deuterium det siste året? Nye bruksområder av deuteriummerkede kjemikalier skaper økende etterspørsel etter deuterium.

Deuterering av aktive farmasøytiske ingredienser (API-er)

Deuteriumatomer (D, deuterium) har en hemmende effekt på menneskekroppens stoffskifte. Det har vist seg å være en trygg ingrediens i terapeutiske legemidler. På grunn av de lignende kjemiske egenskapene til deuterium og protium, kan deuterium brukes som erstatning for protium i noen legemidler.

Den terapeutiske effekten av legemidlet vil ikke bli vesentlig påvirket av tilsetning av deuterium. Metabolismestudier har vist at deuteriumholdige legemidler generelt beholder full potens og potens. Deuteriumholdige legemidler metaboliseres imidlertid saktere, noe som ofte resulterer i mer langvarige effekter, mindre eller færre doser og færre bivirkninger.

Hvordan har deuterium en deselvererende effekt på legemiddelmetabolismen? Deuterium er i stand til å danne sterkere kjemiske bindinger i legemiddelmolekyler sammenlignet med protium. Gitt at metabolismen av legemidler ofte innebærer brudd på slike bindinger, betyr sterkere bindinger langsommere legemiddelmetabolisme.

Deuteriumoksid brukes som utgangsmateriale for generering av forskjellige deuteriummerkede forbindelser, inkludert deutererte aktive farmasøytiske ingredienser.

Deuterert fiberoptisk kabel

I den siste fasen av fiberoptisk produksjon behandles fiberoptiske kabler med deuteriumgass. Enkelte typer optiske fibre er utsatt for forringelse av sin optiske ytelse, et fenomen forårsaket av kjemiske reaksjoner med atomer som befinner seg i eller rundt kabelen.

For å lindre dette problemet brukes deuterium til å erstatte noe av protiumet som finnes i fiberoptiske kabler. Denne erstatningen reduserer reaksjonshastigheten og forhindrer forringelse av lystransmisjonen, noe som til slutt forlenger kabelens levetid.

Deuterering av silisiumhalvledere og mikrobrikker

Prosessen med deuterium-protium-utveksling med deuteriumgass (deuterium₂; D₂) brukes i produksjonen av silisiumhalvledere og mikrobrikker, som ofte brukes i kretskort. Deuteriumgløding brukes til å erstatte protiumatomer med deuterium for å forhindre kjemisk korrosjon av chipkretser og skadelige effekter av varme bærereffekter.

Ved å implementere denne prosessen kan livssyklusen til halvledere og mikrobrikker forlenges og forbedres betydelig, noe som muliggjør produksjon av mindre brikker med høyere tetthet.

Deuterering av organiske lysdioder (OLED-er)

OLED, et akronym for Organic Light Emitting Diode, er en tynnfilmsenhet som består av organiske halvledermaterialer. OLED-er har lavere strømtetthet og lysstyrke sammenlignet med tradisjonelle lysdioder (LED-er). Selv om OLED-er er billigere å produsere enn konvensjonelle LED-er, er lysstyrken og levetiden ikke like høy.

For å oppnå banebrytende forbedringer innen OLED-teknologi har det vist seg at det er lovende å erstatte protium med deuterium. Dette er fordi deuterium styrker de kjemiske bindingene i de organiske halvledermaterialene som brukes i OLED-er, noe som gir flere fordeler: Kjemisk nedbrytning skjer saktere, noe som forlenger enhetens levetid.