Les chimistes de NUS ont développé une méthode plus efficace utilisant la division de l'eau lourde pour échanger des atomes d'hydrogène sur des molécules organiques avec leurs cousins ​​plus lourds (deutérium) pour des applications pharmaceutiques.

En incorporant du deutérium (un isotope lourd de l'hydrogène) dans les molécules médicamenteuses, il peut améliorer leur métabolisme tout en conservant des effets thérapeutiques. Cela est devenu une stratégie viable pour le développement de médicaments plus efficaces pour l'industrie pharmaceutique. Dans ce processus, des atomes d'hydrogène sélectionnés dans les molécules de médicament sont échangés avec des atomes de deutérium dans un processus connu sous le nom de deutération. Les liaisons carbone-deutérium (C-D) résultantes qui sont plus fortes (plus inertes) que les liaisons carbone-hydrogène (C-H) modifient l'absorption, Distribution, et les propriétés toxicologiques des médicaments. Ceci est typiquement réalisé en utilisant le procédé d'échange hydrogène/deutérium (H/D). Le processus implique des températures élevées, réactifs acides/alcalins et/ou catalyseurs de métaux nobles, et se déroule sur plusieurs cycles. Cependant, de telles conditions de traitement peuvent entraîner la dégradation des molécules médicamenteuses et de nombreuses réactions secondaires indésirables peuvent se produire en raison de la présence des divers groupes fonctionnels moléculaires.

Une équipe dirigée par le Prof LOH Kian Ping, du Département de chimie, NUS, en collaboration avec l'Université de Shenzhen, a développé une méthode qui peut contrôler sélectivement la deutération des molécules organiques (qui peuvent être utilisées pour les médicaments) et fonctionner dans des conditions de réaction douces. Ceci est réalisé en utilisant un semi-conducteur II-VI comme catalyseur pour l'eau lourde déversée photochimiquement (D2O). Le D2O est composé de l'isotope d'hydrogène deutérium et est utilisé comme source d'atomes de deutérium dans cette méthode. Contrairement aux approches conventionnelles qui substituent l'atome d'hydrogène aux liaisons C-H, cette méthode utilise les liaisons carbone-halogène (C-X) plus réactives présentes dans les molécules organiques pour former les liaisons C-D. Dans cette nouvelle méthode, la quantité d'atomes de deutérium et leur emplacement de substitution dépendent uniquement des liaisons C-X disponibles dans la molécule. Il permet également d'incorporer pas à pas le deutérium pour les biomolécules sensibles.

Monsieur CHEN Zhongxin, un doctorat étudiant travaillant sur ce projet, mentionné, "Des nanofeuilles ultrafines bidimensionnelles fabriquées à partir d'un semi-conducteur II-VI sont soumises à un prétraitement acide pour "ouvrir" leurs nanopores afin qu'elles deviennent plus poreuses. Cela augmente leur activité photocatalytique jusqu'à quatre fois lorsqu'elles sont utilisées pour diviser l'eau lourde. "

"L'utilisation de l'eau lourde comme source de deutérium est idéale car elle est incombustible, relativement peu coûteux et facile à manipuler. Ce nouveau concept de deutération utilisant la division de l'eau lourde peut potentiellement être appliqué à de nombreuses autres réactions catalytiques pour développer des médicaments deutérés complexes et des matériaux avancés, " a ajouté le professeur Loh.

Ce travail de recherche a été souligné par un article de perspective dans Angewandte Chemie Édition Internationale pour expliquer ses implications plus profondes et sa signification pour la communauté de la chimie.