Deuterium je stabilní izotop vodíku. Tento izotop má mírně odlišné vlastnosti od svého nejhojnějšího přírodního izotopu (protia) a je cenný v mnoha vědeckých oborech, včetně nukleární magnetické rezonanční spektroskopie a kvantitativní hmotnostní spektrometrie. Používá se ke studiu řady témat, od environmentálních studií až po diagnostiku nemocí.

Trh s chemikáliemi značenými stabilními izotopy zaznamenal za poslední rok dramatický nárůst cen o více než 200 %. Tento trend je obzvláště výrazný u cen základních chemikálií značených stabilními izotopy, jako jsou 13CO2 a D2O, které začínají růst v první polovině roku 2022. Kromě toho došlo k významnému nárůstu biomolekul značených stabilními izotopy, jako je glukóza nebo aminokyseliny, které jsou důležitými složkami buněčných kultivačních médií.

Zvýšená poptávka a snížená nabídka vedou k vyšším cenám

Co přesně mělo v uplynulém roce tak významný dopad na nabídku a poptávku po deuteriu? Nové aplikace chemikálií značených deuteriem vytvářejí rostoucí poptávku po deuteriu.

Deuterace aktivních farmaceutických složek (API)

Atomy deuteria (D, deuterium) mají inhibiční účinek na rychlost metabolismu léčiv v lidském těle. Ukázalo se, že jsou bezpečnou složkou v terapeutických léčivech. Vzhledem k podobným chemickým vlastnostem deuteria a protia lze deuterium použít jako náhradu protia v některých léčivech.

Terapeutický účinek léku nebude přidáním deuteria významně ovlivněn. Studie metabolismu ukázaly, že léky obsahující deuterium si obecně zachovávají plnou účinnost a účinnost. Léky obsahující deuterium se však metabolizují pomaleji, což často vede k déletrvajícím účinkům, menším nebo méně častým dávkám a menšímu počtu vedlejších účinků.

Jaký má deuterium zpomalující vliv na metabolismus léčiv? Deuterium je schopné tvořit silnější chemické vazby v molekulách léčiv ve srovnání s protiem. Vzhledem k tomu, že metabolismus léčiv často zahrnuje přerušení těchto vazeb, silnější vazby znamenají pomalejší metabolismus léčiv.

Oxid deuteria se používá jako výchozí materiál pro výrobu různých sloučenin značených deuteriem, včetně deuterovaných aktivních farmaceutických složek.

Deuterovaný optický kabel

V závěrečné fázi výroby optických vláken jsou optické kabely ošetřeny deuteriem. Některé typy optických vláken jsou náchylné k degradaci svého optického výkonu, což je jev způsobený chemickými reakcemi s atomy umístěnými v kabelu nebo v jeho okolí.

Aby se tento problém zmírnil, používá se deuterium, které nahrazuje část protia přítomného v optických kabelech. Tato substituce snižuje reakční rychlost a zabraňuje degradaci přenosu světla, což v konečném důsledku prodlužuje životnost kabelu.

Deuterace křemíkových polovodičů a mikročipů

Proces výměny deuteria a protia za plynné deuterium (deuterium²; D²) se používá při výrobě křemíkových polovodičů a mikročipů, které se často používají v deskách plošných spojů. Žíhání deuteriem se používá k nahrazení atomů protia deuteriem, aby se zabránilo chemické korozi obvodů čipů a škodlivým účinkům horkých nosičů náboje.

Implementací tohoto procesu lze výrazně prodloužit a zlepšit životní cyklus polovodičů a mikročipů, což umožňuje výrobu menších čipů s vyšší hustotou.

Deuterace organických světelných diod (OLED)

OLED, zkratka pro Organic Light Emitting Diode (Organická dioda emitující světlo), je tenkovrstvá součástka složená z organických polovodičových materiálů. OLED mají nižší proudovou hustotu a jas ve srovnání s tradičními světelnými diodami (LED). I když je výroba OLED levnější než u konvenčních LED, jejich jas a životnost nejsou tak vysoké.

Pro dosažení převratných vylepšení v technologii OLED se jako slibný přístup ukázala náhrada protia deuteriem. Je to proto, že deuterium posiluje chemické vazby v organických polovodičových materiálech používaných v OLED, což přináší několik výhod: Chemická degradace probíhá pomaleji, což prodlužuje životnost zařízení.