這個國之重器,干了件濟世救人的事……
本報記者 崔興毅 本報通訊員 張嘉靜
【成果變形記】
廣東松山湖科學城,四百畝地下,一束質子正在以接近光速狂奔……
它本來的任務,是轟擊重金屬靶、產生中子,去探測微觀世界的結構。誰承想,這個“龐然大物”——我國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源——有一天會“跨界”走進醫(yī)院,成為救治腫瘤患者的利器。
從國之重器到治病救人,這項大科學裝置推開了兩扇“希望之門”。
將國之重器里的技術“平移”到病房
第一扇“門”,名為硼中子俘獲治療(BNCT)。
時間回到2025年8月。東莞市人民醫(yī)院,一名飽受鼻咽腫瘤折磨的患者躺上治療床。
短短幾十分鐘后,折磨他許久的面部劇痛、嘴唇麻木,竟明顯緩解。
這場改變生命質量的治療,并非直接使用散裂中子源裝置,而是利用它的技術。
“我們很早就注意到BNCT這個新方向,并利用散裂中子源發(fā)展過程中積累的強流直線加速器靶技術,研發(fā)出了新裝置?!鄙⒘阎凶釉纯茖W中心主任王生說。
BNCT的核心原理是二元靶向治療,即向患者注射靶向含硼藥物,讓藥物富集于腫瘤細胞,再用中子照射,使中子與硼原子核碰撞發(fā)生核反應釋放出阿爾法粒子,精準摧毀腫瘤。
其中,中子是關鍵。傳統(tǒng)上依賴反應堆獲取中子,但反應堆很難“走入”醫(yī)院。而散裂中子源團隊手里,恰好有一臺長達240米的強流直線加速器。
他們要做的,不是從零開始,而是把已經(jīng)成熟的技術“壓縮、適配、落地”在一個緊湊型的小裝置上,產生高通量中子——這對技術團隊來說,專業(yè)正“對口”。
2025年3月21日,BNCT設備順利通過國家三類醫(yī)療器械注冊檢驗。眾多復發(fā)性、局部轉移的頭頸部腫瘤患者,迎來新的治療希望。
第一扇門,就這樣被“平移”到了病房。
“大海撈針”提取關鍵醫(yī)用同位素
但技術團隊想得更遠,他們要推開第二扇更“重”的門。
錒-225、鐳-223等醫(yī)用阿爾法同位素,在半衰期內能直接放出阿爾法粒子殺傷腫瘤細胞,被稱為“生物制導核彈”。長期以來,這些同位素的制備獲取在國際上都是難題,光靠原有的散裂中子源裝置,顯然不夠。
如何把這項技術進一步轉化出更強大的成果?團隊面臨兩道坎。
第一道坎:怎么讓質子“走岔路”?
這次,質子成為關鍵。負責提供質子束的加速器是散裂中子源的基礎,分為直線形和環(huán)形。在散裂中子源中,負氫束流先被注入直線加速器,經(jīng)過剝離膜失去電子成為質子后,進入環(huán)形加速器進一步加速。
阿爾法同位素的獲取路徑是,用高能強流直線加速器運行時額外剝離的高功率質子束流,輻照疊層金屬釷靶。也就是說,要在質子進入環(huán)形加速器之前,額外開辟一條“岔路”,引出質子束流。
這條“岔路”極難走。被剝離電子后帶正電的質子,與原始帶負電的負氫束流,間隔只有20毫秒,分離這兩種束流難度極高。
反復討論中,一個靈感浮現(xiàn)出來:能不能讓原先固定不動的剝離膜“動”起來?
經(jīng)過不斷嘗試,想法變成了設計——旋轉剝離膜。將剝離膜附在有孔洞的旋轉片上,需要獲取阿爾法同位素時,讓負氫粒子束流碰到剝離膜,成為質子束流自動分離;進行常規(guī)作業(yè)時,則讓束流穿過旋轉片上的孔洞,進入環(huán)形加速器。
以一個“閘門”控制兩種束流的走向——就這樣,技術轉化中的第一道坎被跨了過去。
第二道坎:怎么實現(xiàn)“大海撈針”?
釷靶被質子擊打后,會釋放大量粒子,形成復雜的粒子“湯”。
而目標只聚焦于三種關鍵醫(yī)用阿爾法同位素——錒-225、鐳-223、鉛-212/鉍-212,且純度要求極高。
“我們去取一種同位素的時候,它的質量大概只占百萬分之一甚至更少。”王生打了個比方,“就像大海撈針,而我們希望撈完這根‘針’,別的‘針’也能撈出來,即三種同位素同時分離?!?/p>
結合自身在分離工藝上的經(jīng)驗,兩年時間內,團隊自主開發(fā)出聯(lián)合分離純化工藝,在國際上首次單批次毫居里級同時提取錒-225、鐳-223、鉛-212/鉍-212醫(yī)用阿爾法同位素,提取物放射性核純度達99%以上,滿足放藥研發(fā)標準。
至此,“闖關”還未結束,接下來是實現(xiàn)量產。
“預計量產以后,同位素本身的價格會大幅降低,讓它能被用得上、用得起、用得好?!睂Υ耍跎鷿M懷期待。
從地下四百畝的加速器到腫瘤患者的治療床,從基礎研究的國之重器到普惠可及的醫(yī)藥產品——這場跨界,第一扇門已經(jīng)打開,第二扇門正在推開……
顯然,王生那句“讓它能被用得上、用得起、用得好”,才是這一國之重器“跨界”之旅最重的分量!
(本報記者 崔興毅 本報通訊員 張嘉靜)