ดิวทีเรียมเป็นไอโซโทปเสถียรของไฮโดรเจน ไอโซโทปนี้มีคุณสมบัติแตกต่างจากไอโซโทปธรรมชาติที่พบมากที่สุด (โปรเทียม) เล็กน้อย และมีคุณค่าในวิทยาศาสตร์หลายแขนง รวมถึงสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์และสเปกโทรเมตรีมวลเชิงปริมาณ ดิวทีเรียมถูกนำมาใช้ในการศึกษาหัวข้อต่างๆ ตั้งแต่การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมไปจนถึงการวินิจฉัยโรค

ตลาดสารเคมีที่ติดฉลากไอโซโทปเสถียรมีราคาเพิ่มขึ้นอย่างมากมากกว่า 200% ในช่วงปีที่ผ่านมา แนวโน้มนี้เห็นได้ชัดเจนจากราคาสารเคมีที่ติดฉลากไอโซโทปเสถียรที่เป็นเบส เช่น 13CO2 และ D2O ซึ่งเริ่มปรับตัวสูงขึ้นในช่วงครึ่งแรกของปี พ.ศ. 2565 นอกจากนี้ ยังมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของไบโอโมเลกุลที่ติดฉลากไอโซโทปเสถียร เช่น กลูโคสหรือกรดอะมิโน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของอาหารเลี้ยงเซลล์

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นและอุปทานที่ลดลงนำไปสู่ราคาที่สูงขึ้น

อะไรคือสิ่งที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออุปทานและอุปสงค์ของดิวทีเรียมในช่วงปีที่ผ่านมา? การประยุกต์ใช้สารเคมีที่ติดฉลากดิวทีเรียมรูปแบบใหม่กำลังสร้างความต้องการดิวทีเรียมที่เพิ่มมากขึ้น

การดิวเทอเรชันของส่วนประกอบยาที่ออกฤทธิ์ (API)

อะตอมของดิวทีเรียม (D, ดิวทีเรียม) มีฤทธิ์ยับยั้งอัตราการเผาผลาญยาในร่างกายมนุษย์ ดิวทีเรียมได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นส่วนประกอบที่ปลอดภัยในยารักษาโรค เนื่องจากดิวทีเรียมและโปรเทียมมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน ดิวทีเรียมจึงสามารถใช้ทดแทนโปรเทียมในยาบางชนิดได้

การเติมดิวทีเรียมเข้าไปจะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการรักษาของยาอย่างมีนัยสำคัญ การศึกษาเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมแสดงให้เห็นว่ายาที่มีดิวทีเรียมโดยทั่วไปจะคงประสิทธิภาพและความแรงไว้ได้อย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ยาที่มีดิวทีเรียมจะถูกเผาผลาญช้ากว่า ซึ่งมักส่งผลให้ผลการรักษายาวนานกว่า ใช้ยาในปริมาณที่น้อยกว่าหรือน้อยกว่า และมีผลข้างเคียงน้อยกว่า

ดิวทีเรียมมีผลชะลอการเผาผลาญยาอย่างไร? ดิวทีเรียมสามารถสร้างพันธะเคมีที่แข็งแกร่งกว่าภายในโมเลกุลของยาได้เมื่อเทียบกับโปรเทียม เนื่องจากการเผาผลาญยามักเกี่ยวข้องกับการสลายพันธะดังกล่าว พันธะที่แข็งแกร่งกว่าจึงหมายถึงการเผาผลาญยาที่ช้าลง

ดิวทีเรียมออกไซด์ใช้เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นสำหรับการผลิตสารประกอบที่มีฉลากดิวทีเรียมต่างๆ รวมถึงส่วนประกอบยาที่มีฤทธิ์ที่มีดิวทีเรียมด้วย

สายไฟเบอร์ออปติกดิวทีเรต

ในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตสายใยแก้วนำแสง สายใยแก้วนำแสงจะถูกเคลือบด้วยก๊าซดิวทีเรียม สายใยแก้วนำแสงบางประเภทอาจสูญเสียประสิทธิภาพทางแสง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีกับอะตอมที่อยู่ในหรือรอบๆ สายใยแก้วนำแสง

เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ดิวทีเรียมจึงถูกนำมาใช้ทดแทนโปรเทียมบางส่วนที่มีอยู่ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง การทดแทนนี้ช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาและป้องกันการเสื่อมสภาพของการส่งผ่านแสง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิลในที่สุด

การดิวเทอเรชันของสารกึ่งตัวนำซิลิคอนและไมโครชิป

กระบวนการแลกเปลี่ยนดิวทีเรียม-โปรเทียมกับก๊าซดิวทีเรียม (ดิวทีเรียม 2; D2) ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารกึ่งตัวนำซิลิคอนและไมโครชิป ซึ่งมักใช้ในแผงวงจร การอบอ่อนดิวทีเรียมถูกนำมาใช้เพื่อแทนที่อะตอมของโปรเทียมด้วยดิวทีเรียม เพื่อป้องกันการกัดกร่อนทางเคมีของวงจรชิปและผลกระทบที่เป็นอันตรายจากปรากฏการณ์พาหะร้อน

การนำกระบวนการนี้ไปใช้ จะช่วยยืดอายุการใช้งานและปรับปรุงวงจรชีวิตของเซมิคอนดักเตอร์และไมโครชิปได้อย่างมาก ส่งผลให้สามารถผลิตชิปที่มีขนาดเล็กลงและมีความหนาแน่นสูงขึ้นได้

การดิวเทอเรชันของไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED)

OLED ย่อมาจาก Organic Light Emitting Diode เป็นอุปกรณ์ฟิล์มบางที่ประกอบด้วยวัสดุสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ OLED มีความหนาแน่นกระแสและความสว่างต่ำกว่าไดโอดเปล่งแสง (LED) แบบดั้งเดิม แม้ว่า OLED จะมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า LED ทั่วไป แต่ความสว่างและอายุการใช้งานกลับไม่สูงเท่า

เพื่อให้บรรลุถึงการพัฒนาครั้งสำคัญในเทคโนโลยี OLED การแทนที่โปรเทียมด้วยดิวทีเรียมถือเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มดี เนื่องจากดิวทีเรียมช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับพันธะเคมีในวัสดุสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ที่ใช้ใน OLED ซึ่งนำมาซึ่งข้อดีหลายประการ ได้แก่ การเสื่อมสภาพทางเคมีเกิดขึ้นในอัตราที่ช้าลง ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์