應(yīng)用愈加廣泛，需求不斷增加！同位素13C和氘供不應(yīng)求，氘和13C的價格走勢有何預(yù)期？

是什么導致了穩(wěn)定同位素13C和氘的當前價格上漲？

以當前穩(wěn)定同位素13C和氘漲價為例

13C和氘分別是碳和氫的穩(wěn)定同位素。這些同位素的性質(zhì)與其最豐富的天然同位素（12C 和氕）略有不同，在核磁共振光譜和定量質(zhì)譜等許多科學學科中都很有價值。它們用于研究各種主題，從環(huán)境研究到疾病診斷。

過去一年，穩(wěn)定同位素標記化學品市場的價格大幅上漲超過200%。這種趨勢在13CO2和D2O等基礎(chǔ)穩(wěn)定同位素標記化學品的價格中尤為明顯，它們在 2022 年上半年開始上漲。此外，穩(wěn)定同位素標記的生物分子（例如葡萄糖或作為細胞培養(yǎng)基重要組成部分的氨基酸）也出現(xiàn)了顯著增長。

但是是什么觸發(fā)了這種發(fā)展？

需求增加和供應(yīng)減少導致價格上漲

最近的地緣政治發(fā)展和消費者市場行為的變化正在融合并影響經(jīng)濟的基本原則：供求關(guān)系。在需求顯著增加 (2) 的同時，供應(yīng)商方面的產(chǎn)能正在崩潰 (1)。這些抵消影響導致價格上漲 (3)。

在過去的一年里，究竟是什么對13CO2和氘的供需產(chǎn)生了如此重大的影響？

氘代和13C標記化學品的新應(yīng)用正在創(chuàng)造對13C和氘不斷增長的需求

活性藥物成分 (API) 的氘化

氘原子對人體的藥物代謝率有抑制作用。它已被證明是治療藥物中的安全成分。鑒于氘和氕的化學性質(zhì)相似，在某些藥物中，氘可以作為氕的替代品。

藥物的治療效果不會因氘的加入而受到顯著影響。代謝研究表明，含氘的藥物通常保持完整的功效和效力。然而，含氘藥物的新陳代謝較慢，通常會導致更持久的療效、更小或更少的劑量以及減少的副作用。

氘如何對藥物代謝產(chǎn)生減速影響？與氕相比，氘能夠在藥物分子內(nèi)形成更強的化學鍵。鑒于藥物的代謝經(jīng)常涉及這種化學鍵的斷裂，更強的化學鍵意味著更慢的藥物代謝。

氧化氘用作生成各種氘標記化合物（包括氘化活性藥物成分）的起始材料。

氘化光纖電纜

在光纖制造的最后階段，光纖電纜要經(jīng)過氘氣處理。某些類型的光纖容易受到其光學性能退化的影響，這是由于與位于電纜內(nèi)或電纜周圍的原子發(fā)生化學反應(yīng)而導致的現(xiàn)象。

為了緩解這個問題，使用氘來取代光纖電纜中存在的一些氕。這種替代降低了反應(yīng)速率并防止了光傳輸?shù)耐嘶?，最終延長了電纜的使用壽命。

硅半導體和微芯片的氘化

利用氘氣 ( 氘 2 ; D 2 ) 進行氘-氕交換的過程用于硅半導體和微芯片的生產(chǎn)，這些硅半導體和微芯片通常用于電路板。氘退火用于用氘替代氕原子，防止芯片電路的化學腐蝕和熱載流子效應(yīng)的有害影響。

通過實施這一工藝，可以顯著延長和改進半導體和微芯片的生命周期，從而可以制造更小和更高密度的芯片。

有機發(fā)光二極管 (OLED) 的氘化

OLED，有機發(fā)光二極管的首字母縮寫，是一種由有機半導體材料組成的薄膜器件。與傳統(tǒng)的發(fā)光二極管 (LED) 相比，OLED 具有較低的電流密度和亮度。雖然 OLED 的生產(chǎn)成本相對于傳統(tǒng) LED 較低，但其亮度和壽命卻沒有那么高。

為了在 OLED 技術(shù)中實現(xiàn)改變游戲規(guī)則的改進，已發(fā)現(xiàn)用氘替代氕是一種很有前途的方法。這是因為氘加強了 OLED 中使用的有機半導體材料中的化學鍵，從而帶來了幾個優(yōu)勢：

1. 化學降解發(fā)生的速度較慢，從而延長了設(shè)備的使用壽命。

2. 可以生產(chǎn)更薄的顯示器。

3. 可以使顯示更加靈活。

4. 可以提高OLED的整體性能和質(zhì)量。

13C呼吸測試

13C呼氣測試是用于檢測和診斷各種醫(yī)療狀況的非侵入性診斷測試。這些測試基于這樣一個事實：當一個人攝入含有13C 的物質(zhì)時，它會被身體代謝，產(chǎn)生的二氧化碳隨呼吸呼出。

地緣政治變化對穩(wěn)定同位素氘和13C的可用性施加了巨大壓力

核能的淘汰減少D2O的可用性

D2O也是氘化化學品的原料，在CANDU（加拿大氘鈾）反應(yīng)堆中起著重要作用。CANDU反應(yīng)堆是為數(shù)不多的使用重水作為慢化劑的反應(yīng)堆之一。慢化劑是一種物質(zhì)，可以降低核裂變中釋放的中子的速度，從而增加進一步發(fā)生核裂變的可能性。

然而近年來，一些國家已決定關(guān)閉其 CANDU 反應(yīng)堆或限制其運行壽命。由于CANDU反應(yīng)器是D2的最大消費者之一，因此該決定對D2O生產(chǎn)商具有嚴重影響。由于取消了CANDU反應(yīng)器，許多生產(chǎn)商發(fā)現(xiàn)自己被迫停止生產(chǎn)。因此，整個市場D2O供應(yīng)量正在減少。

對俄羅斯的經(jīng)濟制裁減少了13CO2的可用性

13CO2是所有13 C標記化學品合成路線的原料。對俄羅斯的經(jīng)濟制裁嚴重影響13CO2的可用性，因為俄羅斯是世界上最大的13CO2供應(yīng)商之一。

制裁導致許多西方公司發(fā)現(xiàn)很難與俄羅斯13CO2供應(yīng)商做生意或繼續(xù)他們現(xiàn)有的業(yè)務(wù)關(guān)系。這導致13CO2的可用性減少，從而導致全球市場上13C標記化學品的價格上漲。

中期穩(wěn)定同位素氘和13C的價格走勢有何預(yù)期？

從宏觀經(jīng)濟角度來看，減少需求或增加供應(yīng)對于在中期降低氘或13 C標記化學品的價格至關(guān)重要。如研究所示，需求減少似乎不太可能。13 C標記和氘化在許多不同的技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的潛力，這更有可能在中期進一步增加需求。

為了穩(wěn)定穩(wěn)定同位素的價格，增加13CO2和D2O產(chǎn)量的供應(yīng)至關(guān)重要，尤其是在西方國家。然而生產(chǎn)這些穩(wěn)定同位素是一個復雜的過程，因為13C和氘的自然發(fā)生率分別僅為 1.1% 和 0.01% 左右。因此，復雜的高度復雜和成本密集的程序是必要的。規(guī)劃、建造和調(diào)試合適的生產(chǎn)工廠可能需要長達四年的時間。