近日，南华大学核科学技术学院韦悦周教授团队在从天然钍衰变链中高效分离提取医用同位素方面取得突破性进展，成功实现了从百克级硝酸钍中分离得到了高纯医用同位素铅-212及铋-212。
据了解，铅-212/铋-212是目前最具应用前景的医用阿尔法（α）放射性核素之一。由于其合适的半衰期（铅-212半衰期10.6小时，铋-212（半衰期60.6分钟）及良好的辐射生物学效应，铅-212/铋-212可应用于多种恶性肿瘤如乳腺癌、胰腺癌以及前列腺癌等的靶向α核素治疗（Targeted Alpha-Nuclide Therapy，简称TAT）。然而，由于来源稀缺，现阶段铅-212/铋-212靶向药物研发和临床应用在国内外均受到严重制约。2021年国家原子能机构等八部委共同发布的《医用同位素中长期发展规划（2021-2035年）》明确提出，要加强医用同位素研发、生产与应用技术研究，建立稳定自主的医用同位素供应保障体系，彻底扭转受制于人的局面。建立高效的铅-212/铋-212生产制备技术对于实现我国重要医用同位素的自给自足、助推健康中国建设具有重要意义。
图1钍-232和铀-232的衰变链及各核素半衰期
目前，铅-212/铋-212的来源主要有两条途径（如图1所示）。一条是铀-232的衰变链，另一条是天然钍-232的衰变链。铀-232本身生产技术门槛高、投入大，且世界上主要几座用于医用同位素生产的反应堆已因寿命期限退役或即将退役，因而获得足量的铀-232十分困难。从天然钍衰变链中分离提取铅-212/铋-212的方法一般经过共沉淀、选择吸附相结合的三、四道分离工艺，分离步骤多且复杂，耗时长（镭-228半衰期为5.75年），在等待衰变及分离提取过程中短寿命核素铅-212和铋-212大量损失。
相比之下，若能从天然钍中直接高选择性分离提取铅-212和铋-212，则提取工艺将变得更为简单和高效，所需钍-232原料量也会大幅减少。韦悦周教授团队立足我国拥有独居石等丰富的钍资源优势，自2022年起组织团队开展从天然钍中分离提取铅-212和铋-212的攻关研究。
针对从大量钍中高效分离提取微量短寿命核素铅-212及铋-212的技术难题，韦悦周教授团队的陈立丰博士课题组持续开展吸附分离科研攻关，首次发现携带1-甲基吡啶基团的多孔二氧化硅负载型阴离子交换树脂在卤素介质中对铅及铋离子具有高选择吸附性，而不吸附钍及其衰变链中的其它核素离子。鉴于此，韦悦周教授团队独自开发了新型吸附材料——多孔二氧化硅负载型阴离子交换树脂。该材料具有吸附/脱附速度快、分离效率高、设备规模小、二次废物量少等优点，尤其适合于铅-212及铋-212等短寿命放射性核素的高效快速提取，能显著降低目的核素的衰变损失量。由于硅基树脂的通液压降小，可采用高流速的进料以提高处理效率，能够适用于日处理量吨级以上天然钍-232原料的工业规模分离工艺。
阿尔法核素治疗应用的全产业链包括“上游”—α核素的生产供应、“中游”—靶向核药研发与制备及“下游”—核药临床应用的各个环节。其中，α核素的生产供应可谓是全产业链的“龙头”，也是制约后端产业链发展的关键因素之一。韦悦周教授团队的研究成果，有望从根本上解决当前全球铅-212和铋-212供应不足的瓶颈问题。
韦悦周教授表示，在上述研究成果基础上，除了铅-212及铋-212之外，团队正在继续攻关以进一步从天然钍衰变链中分别提取镭-228、钍-228及镭-224核素，争取未来在保障国内供给的基础上，能同时覆盖全球的相关医疗需求。团队将结合南华大学的科研资源优势，同时谋求广泛合作，努力促进上-中-下游的协同发展，推动从技术创新到产业化落地的全链条整合，为α核素治疗的推广应用奠定坚实基础。
目前，相关研究成果已申报国家发明专利，部分研究成果已在国际期刊Chem.Eng.J.及J. Radioanal. Nucl. Chem.上发表。
相关论文信息
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韦悦周教授（左二）在带领团队成员做实验
南华大学韦悦周教授团队主要研究方向为“乏燃料先进后处理、医用同位素分离提取、放射性废物处理及环境治理”，即围绕国家核能发展规划和健康中国建设的重大战略需要，聚焦以放射性核素分离为核心的前沿基础及技术创新研究。团队自2021年成立以来，主持国家自然科学基金重点类项目3项、面上/青年基金7项以及科技部青年科学家项目、中国科协青年人才托举项目、湖南省高层次人才引进创新团队项目、湖南省科技创新计划项目、湖南省芙蓉实验室科研攻关重点项目、国家同位素工程技术研究中心开放课题等。并承担中广核研究院以及中国原子能科学研究院等的科研合作项目多项。已在Chem. Eng. J., Sep. Purif. Technol., J. Hazard. Mater, J. Clean. Prod.,J. Colloid Interf. Sci.,J. Radioanal. Nucl. Chem.等国际一流期刊上发表了学术论文128篇，申请专利12项。
