Quando ogni atomo conta

Perché gli scienziati sono interessati agli isotopi dell'ossigeno?

Gli isotopi dell'ossigeno, principalmente O-17 e O-18, sono utilizzati come cosiddetti traccianti. Ecco alcuni esempi: Sostituendo uno specifico atomo di ossigeno con il suo isotopo, il farmacista può osservare quanto è attivo un agente medico in una cellula. Un chimico sintetico cerca di capire meglio i meccanismi di reazione per ottimizzare la sua linea di produzione. Il mio gruppo utilizza gli isotopi per analizzare le reazioni catalitiche.

Come si scambia un atomo di ossigeno con il suo isotopo?

Esistono varie possibilità. Il trasferimento di ossigeno con i perossidi ha molto successo. Si tratta di sostanze molto reattive. Le conosciamo come agenti sbiancanti per i tessuti, per sbiancare i denti o per sterilizzare le superfici. Un perossido marcato con isotopi può trasferire il suo isotopo di ossigeno in modo molto efficiente a una molecola bersaglio. Abbiamo trovato un modo elegante per produrre questi perossidi marcati con isotopi.

Esistono già processi industriali consolidati per la produzione di perossido di idrogeno. Cosa c'è di speciale nella vostra via di sintesi?

Gli isotopi sono una risorsa rara e costosa. Nella produzione di perossidi, non possiamo praticamente permetterci di sprecare nemmeno un isotopo di ossigeno. Il nostro processo di sintesi è quindi ottimizzato per quanto riguarda il consumo di isotopi.

Cosa rende così efficiente il vostro percorso di sintesi? ? coinvolto un catalizzatore segreto?

Questa è la parte più assurda della storia. Sebbene il mio gruppo di ricerca sia specializzato in catalisi, in questo caso non c'è assolutamente nessun catalizzatore. L'invenzione è uno degli imprevisti della ricerca. Quando prepariamo un catalizzatore per un esperimento, prima lo puliamo. Rimuoviamo tutto l'ossigeno indesiderato dalla sua superficie utilizzando un reagente a base di organosilicio. Il mio collaboratore, Keishi Yamamoto, ha riconosciuto il potenziale del nostro agente di pulizia per produrre efficacemente perossidi, poiché ha un'affinità molto elevata per l'ossigeno. Da allora utilizziamo il reagente organosiliconico come materiale di partenza per la produzione delle nostre sostanze isotopicamente marcate. Abbiamo presentato una domanda di brevetto per la via di sintesi e speriamo che l'applicazione si affermi nei laboratori di ricerca accademici e industriali.

Quanto stimate la domanda per la vostra nuova sintesi di perossido?

I perossidi sono spesso instabili o addirittura esplosivi. Gli scienziati li rendono in situ cioè al momento, in loco e nella quantità richiesta. Riteniamo che alcuni laboratori non utilizzino l'etichettatura isotopica dell'ossigeno perché l'intero processo di acquisto degli isotopi e di sintesi dei perossidi richiede troppo tempo e denaro. Il nostro approccio rende l'applicazione semplice e i costi gestibili. In questo modo, ogni laboratorio può permettersi il tracciamento con gli isotopi dell'ossigeno.

Come si presenta la vostra invenzione come prodotto commerciale?

Immagino un kit: ossigeno marcato con isotopi in una bombola di gas, reagente al silicio organico in un'ampolla di vetro. Il cliente mescola i due elementi a temperatura ambiente e a pressione ambiente, li lascia agitare per tutta la notte e il gioco è fatto. Stiamo cercando un partner industriale per portare la nostra invenzione sul mercato.