El deuteri és un isòtop estable de l'hidrogen. Aquest isòtop té propietats lleugerament diferents del seu isòtop natural més abundant (proti), i és valuós en moltes disciplines científiques, com ara l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear i l'espectrometria de masses quantitativa. S'utilitza per estudiar una varietat de temes, des d'estudis ambientals fins al diagnòstic de malalties.

El mercat de productes químics marcats amb isòtops estables ha experimentat un augment espectacular dels preus de més del 200% durant l'últim any. Aquesta tendència és particularment pronunciada en els preus dels productes químics bàsics marcats amb isòtops estables com el 13CO2 i el D2O, que comencen a pujar durant la primera meitat del 2022. A més, hi ha hagut un augment significatiu de les biomolècules marcades amb isòtops estables com la glucosa o els aminoàcids, que són components importants dels medis de cultiu cel·lular.

L'augment de la demanda i la reducció de l'oferta provoquen preus més alts

Què ha tingut exactament un impacte tan significatiu en l'oferta i la demanda de deuteri durant l'últim any? Les noves aplicacions de productes químics marcats amb deuteri estan creant una demanda creixent de deuteri.

Deuteració d'ingredients farmacèutics actius (API)

Els àtoms de deuteri (D, deuteri) tenen un efecte inhibidor sobre la taxa de metabolisme dels fàrmacs del cos humà. S'ha demostrat que és un ingredient segur en medicaments terapèutics. Ateses les propietats químiques similars del deuteri i el proti, el deuteri es pot utilitzar com a substitut del proti en alguns medicaments.

L'efecte terapèutic del fàrmac no es veurà afectat significativament per l'addició de deuteri. Els estudis del metabolisme han demostrat que els fàrmacs que contenen deuteri generalment conserven la seva plena potència i eficiència. Tanmateix, els fàrmacs que contenen deuteri es metabolitzen més lentament, cosa que sovint resulta en efectes més duradors, dosis més petites o menys nombroses i menys efectes secundaris.

Com té el deuteri un efecte desaccelerador sobre el metabolisme dels fàrmacs? El deuteri és capaç de formar enllaços químics més forts dins de les molècules dels fàrmacs en comparació amb el proti. Atès que el metabolisme dels fàrmacs sovint implica la ruptura d'aquests enllaços, uns enllaços més forts signifiquen un metabolisme dels fàrmacs més lent.

L'òxid de deuteri s'utilitza com a material de partida per a la generació de diversos compostos marcats amb deuteri, inclosos els ingredients farmacèutics actius deuterats.

Cable de fibra òptica deuterat

En l'etapa final de la fabricació de fibra òptica, els cables de fibra òptica es tracten amb gas deuteri. Certs tipus de fibra òptica són susceptibles a la degradació del seu rendiment òptic, un fenomen causat per reaccions químiques amb àtoms situats dins o al voltant del cable.

Per pal·liar aquest problema, el deuteri s'utilitza per substituir part del proti present als cables de fibra òptica. Aquesta substitució redueix la velocitat de reacció i evita la degradació de la transmissió de la llum, cosa que en última instància allarga la vida útil del cable.

Deuteració de semiconductors de silici i microxips

El procés d'intercanvi deuteri-proti amb gas deuteri (deuteri 2; D 2) s'utilitza en la producció de semiconductors de silici i microxips, que sovint s'utilitzen en plaques de circuits. El recuit de deuteri s'utilitza per substituir els àtoms de proti per deuteri per evitar la corrosió química dels circuits dels xips i els efectes nocius dels efectes dels portadors calents.

Mitjançant la implementació d'aquest procés, el cicle de vida dels semiconductors i els microxips es pot ampliar i millorar significativament, permetent la fabricació de xips més petits i de major densitat.

Deuteració de díodes orgànics emissors de llum (OLED)

OLED, acrònim de Díode Emisor de Llum Orgànic (Organic Light Emitting Diode), és un dispositiu de pel·lícula fina compost per materials semiconductors orgànics. Els OLED tenen densitats de corrent i brillantor més baixes en comparació amb els díodes emissors de llum (LED) tradicionals. Tot i que els OLED són més econòmics de produir que els LED convencionals, la seva brillantor i vida útil no són tan elevades.

Per aconseguir millores revolucionàries en la tecnologia OLED, s'ha descobert que la substitució del proti per deuteri és un enfocament prometedor. Això es deu al fet que el deuteri enforteix els enllaços químics dels materials semiconductors orgànics utilitzats en els OLED, cosa que aporta diversos avantatges: la degradació química es produeix a un ritme més lent, cosa que allarga la vida útil del dispositiu.