近日，南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院韋悅周教授團(tuán)隊(duì)在從天然釷衰變鏈中高效分離提取醫(yī)用同位素方面取得突破性進(jìn)展，成功實(shí)現(xiàn)了從百克級(jí)硝酸釷中分離得到了高純醫(yī)用同位素鉛-212及鉍-212。

據(jù)了解，鉛-212/鉍-212是目前最具應(yīng)用前景的醫(yī)用阿爾法（α）放射性核素之一。由于其合適的半衰期（鉛-212半衰期10.6小時(shí)，鉍-212（半衰期60.6分鐘）及良好的輻射生物學(xué)效應(yīng)，鉛-212/鉍-212可應(yīng)用于多種惡性腫瘤如乳腺癌、胰腺癌以及前列腺癌等的靶向α核素治療（Targeted Alpha-Nuclide Therapy，簡稱TAT）。然而，由于來源稀缺，現(xiàn)階段鉛-212/鉍-212靶向藥物研發(fā)和臨床應(yīng)用在國內(nèi)外均受到嚴(yán)重制約。2021年國家原子能機(jī)構(gòu)等八部委共同發(fā)布的《醫(yī)用同位素中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》明確提出，要加強(qiáng)醫(yī)用同位素研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)研究，建立穩(wěn)定自主的醫(yī)用同位素供應(yīng)保障體系，徹底扭轉(zhuǎn)受制于人的局面。建立高效的鉛-212/鉍-212生產(chǎn)制備技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國重要醫(yī)用同位素的自給自足、助推健康中國建設(shè)具有重要意義。

圖1釷-232和鈾-232的衰變鏈及各核素半衰期

目前，鉛-212/鉍-212的來源主要有兩條途徑（如圖1所示）。一條是鈾-232的衰變鏈，另一條是天然釷-232的衰變鏈。鈾-232本身生產(chǎn)技術(shù)門檻高、投入大，且世界上主要幾座用于醫(yī)用同位素生產(chǎn)的反應(yīng)堆已因壽命期限退役或即將退役，因而獲得足量的鈾-232十分困難。從天然釷衰變鏈中分離提取鉛-212/鉍-212的方法一般經(jīng)過共沉淀、選擇吸附相結(jié)合的三、四道分離工藝，分離步驟多且復(fù)雜，耗時(shí)長（鐳-228半衰期為5.75年），在等待衰變及分離提取過程中短壽命核素鉛-212和鉍-212大量損失。

相比之下，若能從天然釷中直接高選擇性分離提取鉛-212和鉍-212，則提取工藝將變得更為簡單和高效，所需釷-232原料量也會(huì)大幅減少。韋悅周教授團(tuán)隊(duì)立足我國擁有獨(dú)居石等豐富的釷資源優(yōu)勢(shì)，自2022年起組織團(tuán)隊(duì)開展從天然釷中分離提取鉛-212和鉍-212的攻關(guān)研究。

針對(duì)從大量釷中高效分離提取微量短壽命核素鉛-212及鉍-212的技術(shù)難題，韋悅周教授團(tuán)隊(duì)的陳立豐博士課題組持續(xù)開展吸附分離科研攻關(guān)，首次發(fā)現(xiàn)攜帶1-甲基吡啶基團(tuán)的多孔二氧化硅負(fù)載型陰離子交換樹脂在鹵素介質(zhì)中對(duì)鉛及鉍離子具有高選擇吸附性，而不吸附釷及其衰變鏈中的其它核素離子。鑒于此，韋悅周教授團(tuán)隊(duì)獨(dú)自開發(fā)了新型吸附材料——多孔二氧化硅負(fù)載型陰離子交換樹脂。該材料具有吸附/脫附速度快、分離效率高、設(shè)備規(guī)模小、二次廢物量少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于鉛-212及鉍-212等短壽命放射性核素的高效快速提取，能顯著降低目的核素的衰變損失量。由于硅基樹脂的通液壓降小，可采用高流速的進(jìn)料以提高處理效率，能夠適用于日處理量噸級(jí)以上天然釷-232原料的工業(yè)規(guī)模分離工藝。

阿爾法核素治療應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈包括“上游”—α核素的生產(chǎn)供應(yīng)、“中游”—靶向核藥研發(fā)與制備及“下游”—核藥臨床應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中，α核素的生產(chǎn)供應(yīng)可謂是全產(chǎn)業(yè)鏈的“龍頭”，也是制約后端產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。韋悅周教授團(tuán)隊(duì)的研究成果，有望從根本上解決當(dāng)前全球鉛-212和鉍-212供應(yīng)不足的瓶頸問題。

韋悅周教授表示，在上述研究成果基礎(chǔ)上，除了鉛-212及鉍-212之外，團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)攻關(guān)以進(jìn)一步從天然釷衰變鏈中分別提取鐳-228、釷-228及鐳-224核素，爭取未來在保障國內(nèi)供給的基礎(chǔ)上，能同時(shí)覆蓋全球的相關(guān)醫(yī)療需求。團(tuán)隊(duì)將結(jié)合南華大學(xué)的科研資源優(yōu)勢(shì)，同時(shí)謀求廣泛合作，努力促進(jìn)上-中-下游的協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)從技術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化落地的全鏈條整合，為α核素治療的推廣應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前，相關(guān)研究成果已申報(bào)國家發(fā)明專利，部分研究成果已在國際期刊Chem.Eng.J.及J. Radioanal. Nucl. Chem.上發(fā)表。

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韋悅周教授（左二）在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員做實(shí)驗(yàn)

南華大學(xué)韋悅周教授團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)椤胺θ剂舷冗M(jìn)后處理、醫(yī)用同位素分離提取、放射性廢物處理及環(huán)境治理”，即圍繞國家核能發(fā)展規(guī)劃和健康中國建設(shè)的重大戰(zhàn)略需要，聚焦以放射性核素分離為核心的前沿基礎(chǔ)及技術(shù)創(chuàng)新研究。團(tuán)隊(duì)自2021年成立以來，主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)類項(xiàng)目3項(xiàng)、面上/青年基金7項(xiàng)以及科技部青年科學(xué)家項(xiàng)目、中國科協(xié)青年人才托舉項(xiàng)目、湖南省高層次人才引進(jìn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、湖南省芙蓉實(shí)驗(yàn)室科研攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目、國家同位素工程技術(shù)研究中心開放課題等。并承擔(dān)中廣核研究院以及中國原子能科學(xué)研究院等的科研合作項(xiàng)目多項(xiàng)。已在Chem. Eng. J., Sep. Purif. Technol., J. Hazard. Mater, J. Clean. Prod.,J. Colloid Interf. Sci.,J. Radioanal. Nucl. Chem.等國際一流期刊上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文128篇，申請(qǐng)專利12項(xiàng)。