Deuterium er en stabil isotop af hydrogen. Denne isotop har en smule andre egenskaber end dens mest udbredte naturlige isotop (protium) og er værdifuld i mange videnskabelige discipliner, herunder kernemagnetisk resonansspektroskopi og kvantitativ massespektrometri. Den bruges til at studere en række forskellige emner, lige fra miljøstudier til sygdomsdiagnose.

Markedet for stabile isotopmærkede kemikalier har oplevet en dramatisk prisstigning på mere end 200 % i løbet af det seneste år. Denne tendens er særligt udtalt i priserne på basale stabile isotopmærkede kemikalier såsom 13CO2 og D2O, som begynder at stige i første halvdel af 2022. Derudover har der været en betydelig stigning i stabile isotopmærkede biomolekyler såsom glukose eller aminosyrer, der er vigtige komponenter i cellekulturmedier.

Øget efterspørgsel og reduceret udbud fører til højere priser

Hvad har præcist haft så betydelig en indflydelse på udbud og efterspørgsel efter deuterium i løbet af det seneste år? Nye anvendelser af deuteriummærkede kemikalier skaber en stigende efterspørgsel efter deuterium.

Deuterering af aktive farmaceutiske ingredienser (API'er)

Deuterium (D, deuterium)-atomer har en hæmmende effekt på menneskekroppens lægemiddelstofskifte. Det har vist sig at være en sikker ingrediens i terapeutiske lægemidler. I betragtning af de lignende kemiske egenskaber ved deuterium og protium kan deuterium bruges som erstatning for protium i nogle lægemidler.

Lægemidlets terapeutiske effekt vil ikke blive signifikant påvirket af tilsætning af deuterium. Metabolismestudier har vist, at deuteriumholdige lægemidler generelt bevarer fuld potens og virkningsgrad. Deuteriumholdige lægemidler metaboliseres dog langsommere, hvilket ofte resulterer i længerevarende virkninger, mindre eller færre doser og færre bivirkninger.

Hvordan har deuterium en decelererende effekt på lægemiddelmetabolisme? Deuterium er i stand til at danne stærkere kemiske bindinger i lægemiddelmolekyler sammenlignet med protium. Da lægemidlers metabolisme ofte involverer brud på sådanne bindinger, betyder stærkere bindinger langsommere lægemiddelmetabolisme.

Deuteriumoxid anvendes som udgangsmateriale til generering af forskellige deuteriummærkede forbindelser, herunder deutererede aktive farmaceutiske ingredienser.

Deutereret fiberoptisk kabel

I den sidste fase af fiberoptisk fremstilling behandles fiberoptiske kabler med deuteriumgas. Visse typer optiske fibre er modtagelige for forringelse af deres optiske ydeevne, et fænomen forårsaget af kemiske reaktioner med atomer placeret i eller omkring kablet.

For at afhjælpe dette problem bruges deuterium til at erstatte noget af det protium, der findes i fiberoptiske kabler. Denne erstatning reducerer reaktionshastigheden og forhindrer forringelse af lystransmissionen, hvilket i sidste ende forlænger kablets levetid.

Deuterering af siliciumhalvledere og mikrochips

Processen med deuterium-protium-udveksling med deuteriumgas (deuterium₂; D₂) anvendes i produktionen af ​​siliciumhalvledere og mikrochips, som ofte anvendes i printkort. Deuteriumglødning anvendes til at erstatte protiumatomer med deuterium for at forhindre kemisk korrosion af chipkredsløb og skadelige virkninger af varmebærereffekter.

Ved at implementere denne proces kan livscyklussen for halvledere og mikrochips forlænges og forbedres betydeligt, hvilket muliggør fremstilling af mindre chips med højere densitet.

Deuterering af organiske lysdioder (OLED'er)

OLED, et akronym for Organic Light Emitting Diode, er en tyndfilmsenhed bestående af organiske halvledermaterialer. OLED'er har lavere strømtætheder og lysstyrke sammenlignet med traditionelle lysdioder (LED'er). Selvom OLED'er er billigere at producere end konventionelle LED'er, er deres lysstyrke og levetid ikke så høj.

For at opnå banebrydende forbedringer inden for OLED-teknologi har det vist sig, at substitution af protium med deuterium er en lovende tilgang. Dette skyldes, at deuterium styrker de kemiske bindinger i de organiske halvledermaterialer, der anvendes i OLED'er, hvilket medfører flere fordele: Kemisk nedbrydning sker langsommere, hvilket forlænger enhedens levetid.