重水素は水素の安定同位体です。この同位体は、最も豊富に存在する天然同位体 (プロチウム) とはわずかに異なる特性を持ち、核磁気共鳴分光法や定量的質量分析などの多くの科学分野で貴重です。環境研究から病気の診断まで、さまざまなテーマの研究に使用されています。

安定同位体標識化学物質の市場では、過去 1 年間で 200% 以上の劇的な価格上昇が見られました。この傾向は、13CO2 や D2O などの基本的な安定同位体標識化学物質の価格で特に顕著であり、2022 年上半期から上昇し始めます。さらに、グルコースなどの安定同位体標識生体分子の価格も大幅に上昇しています。または細胞培養培地の重要な成分であるアミノ酸。

需要の増加と供給の減少により価格が上昇する

過去 1 年間、重水素の需要と供給にこれほど重大な影響を与えたものは一体何でしょうか?重水素標識化学物質の新たな用途により、重水素の需要が増大しています。

医薬品有効成分 (API) の重水素化

重水素 (D、重水素) 原子は、人体の薬物代謝速度に阻害作用を及ぼします。治療薬の安全な成分であることが証明されています。重水素とプロチウムの化学的性質が似ているため、一部の医薬品では重水素をプロチウムの代替品として使用できます。

薬剤の治療効果は、重水素の添加によって大きな影響を受けません。代謝研究では、重水素を含む薬剤は一般に完全な効力と有効性を保持していることが示されています。ただし、重水素を含む薬剤は代謝が遅く、多くの場合、効果がより長く持続し、用量が少量または少なくなり、副作用が少なくなります。

重水素はどのようにして薬物代謝を減速させるのでしょうか?重水素は、プロチウムと比較して薬物分子内に強力な化学結合を形成することができます。薬物の代謝にはそのような結合の切断が伴うことが多いため、結合が強くなると薬物代謝が遅くなります。

酸化重水素は、重水素化医薬品有効成分を含むさまざまな重水素標識化合物を生成するための出発物質として使用されます。

重水素化光ファイバーケーブル

光ファイバー製造の最終段階では、光ファイバー ケーブルが重水素ガスで処理されます。特定の種類の光ファイバーは、ケーブル内またはケーブルの周囲にある原子との化学反応によって引き起こされる現象である光学性能の劣化を受けやすくなっています。

この問題を軽減するために、光ファイバーケーブルに存在するプロチウムの一部を重水素で置き換えます。この置換により反応速度が低下し、光伝送の劣化が防止され、最終的にケーブルの寿命が延びます。

シリコン半導体およびマイクロチップの重水素化

重水素ガス (重​​水素 2 ; D 2 ) による重水素とプロチウムの交換プロセスは、回路基板によく使用されるシリコン半導体およびマイクロチップの製造に使用されます。重水素アニーリングは、チップ回路の化学腐食やホットキャリア効果による有害な影響を防ぐために、プロチウム原子を重水素に置換するために使用されます。

このプロセスを実装することにより、半導体とマイクロチップのライフサイクルが大幅に延長および改善され、より小型で高密度のチップの製造が可能になります。

有機発光ダイオード (OLED) の重水素化

OLEDは、Organic Light Emitting Diodeの頭字語で、有機半導体材料で構成される薄膜デバイスです。 OLED は、従来の発光ダイオード (LED) に比べて電流密度と輝度が低くなります。 OLED は従来の LED よりも製造コストが低くなりますが、輝度と寿命はそれほど高くありません。

OLED 技術で革新的な改善を達成するには、プロチウムを重水素に置き換えることが有望なアプローチであることがわかっています。これは、重水素が OLED で使用される有機半導体材料の化学結合を強化するためであり、これにより次のような利点がもたらされます。 化学的劣化の速度が遅くなり、デバイスの寿命が延びます。