不久前，西南科技大學(xué)國防學(xué)院教授聶小琴收到了一個來自大洋彼岸的好消息，她所在團隊牽頭申報的“一種一體化核醫(yī)療放射性廢水快速處理系統(tǒng)及應(yīng)用方法”，在獲得我國的國家發(fā)明專利授權(quán)后，又得到了美國專利商標局“國際發(fā)明專利”授權(quán)。這意味著這項由西南科技大學(xué)研發(fā)的方法不僅是國內(nèi)首創(chuàng)，還填補了國際空白。
此刻，該處理系統(tǒng)正在綿陽市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科平穩(wěn)運行著，其也是由聶小琴團隊牽頭建立的國內(nèi)首個核醫(yī)療廢液處理醫(yī)院現(xiàn)場示范工程中的一部分。2024年，該技術(shù)在四川省“揭榜掛帥”項目的支持下，共進行了三輪為期50天的系統(tǒng)熱試驗驗證，結(jié)果顯示其廢液處理周期可從半年縮短至一天，出水放射性指標穩(wěn)定達標。
民生健康喚技術(shù)革新
接到好消息后，聶小琴第一時間告訴了綿陽市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科副主任陳正國。因為該項目的最初緣起，就是陳正國在2022年給聶小琴打的一個電話。
“當下，癌癥已成為全球主要死亡原因之一，預(yù)計到2045年，全球每年新發(fā)癌癥病例將達到3100萬例。”陳正國告訴《中國科學(xué)報》，在此背景下，核醫(yī)學(xué)具有可實現(xiàn)早期診斷、分子影像、動態(tài)監(jiān)控、精準治療等優(yōu)勢，在癌癥的診療及預(yù)后判斷等方面發(fā)揮著獨特作用，但患者使用放射性藥物后的廢液處理難題嚴重制約著相關(guān)技術(shù)的使用。
以綿陽市中心醫(yī)院為例。該院對核醫(yī)療廢液的傳統(tǒng)處理方式是用“大罐子”（衰變池）收集起來，存放180天以上，等待其衰變完成后再排放，該方式為國內(nèi)各大醫(yī)院所通用，但排放效率卻極其低效。受此限制，即便該院只設(shè)置了6張編制床位，仍也不能滿負荷接診，導(dǎo)致很多患者無法及時接受治療。
就在陳正國為此瓶頸問題發(fā)愁時，他得知了聶小琴所在的核素綠色循環(huán)與環(huán)境效應(yīng)團隊，深耕放射性廢液處理技術(shù)和工程化應(yīng)用十余年，擁有多項專利技術(shù)。于是，他給聶小琴撥去了電話，詢問能否在提升核醫(yī)療廢液的處理方面，替他“想想辦法”。
多方攜手勇闖“無人區(qū)”
收到求助后，聶小琴馬上組織團隊查閱國內(nèi)外資料，希望能有現(xiàn)成的技術(shù)手段能直接推薦給醫(yī)院。
查詢結(jié)果讓聶小琴“既遺憾，又興奮”。
“遺憾的是，在核醫(yī)學(xué)放射性廢液快速處理技術(shù)方面，國內(nèi)外均處于行業(yè)技術(shù)空白狀態(tài)，沒有一個現(xiàn)成方法和材料能處理核醫(yī)學(xué)診療過程中產(chǎn)生的廢液。”聶小琴說，但令人興奮之處也在于此——這是一項事關(guān)人民安全健康、利國利民的挑戰(zhàn)。
2021年底，聶小琴帶領(lǐng)團隊來到綿陽市中心醫(yī)院地下室衰變池進行實地考察，并取樣分析，試圖研究和開發(fā)具有高效分離性能的核醫(yī)療廢液關(guān)鍵核素分離材料。經(jīng)過8個月的篩選和摸索，他們在前期核燃料元件生產(chǎn)及核電站運行過程產(chǎn)生的廢液處理材料基礎(chǔ)上，進行了多輪的優(yōu)化改進，最終合成出對核醫(yī)學(xué)廢液中以碘-131為主的陰離子核素、以及镥-177為主的陽離子核素具有超高凈化性能的6種材料。
關(guān)鍵技術(shù)路線被打通的消息令各方激動，后續(xù)試驗開始全方位展開。聶小琴聯(lián)合了清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所、生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心、綿陽市中心醫(yī)院等單位，在四川省科技廳“揭榜掛帥”項目的支持下，開展核醫(yī)學(xué)廢液快速處理示范工程的“政-產(chǎn)-學(xué)-研-用”一體化技術(shù)攻關(guān)。
由此，聶小琴團隊的“單打獨斗”，變成了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业摹案黠@神通”——
清華大學(xué)理論化學(xué)研發(fā)團隊通過機器學(xué)習(xí)的理論計算方法，對材料的配體進行進一步設(shè)計和優(yōu)化；清華大學(xué)工物系核素分析團隊利用其優(yōu)化后的人工智能輻射在線監(jiān)測系統(tǒng)，能對核醫(yī)學(xué)廢液凈化系統(tǒng)的放射性進行實時測量；中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所也為核醫(yī)藥研發(fā)生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生的放射性廢物提供準確源項信息，以及未來處理技術(shù)的規(guī)劃和制定提供指導(dǎo)……
定標準護航生態(tài)健康
經(jīng)過十余年的耕耘，聶小琴主研的“復(fù)雜**廢水深度凈化及資源回用關(guān)鍵技術(shù)”獲得2023年度國防科學(xué)技術(shù)進步二等獎。近兩年在核醫(yī)學(xué)廢液處理技術(shù)方面取得重要進展，2024年度被中國核學(xué)會評選為女科學(xué)家。
聶小琴表示，相關(guān)處理技術(shù)和裝置系統(tǒng)通過將傳統(tǒng)的“衰變-排放”工藝改進為“處理-排放”模式，將核醫(yī)療廢液的處理時間從180天縮短至1天。具有高效化、智能化、效益化等特點。
“與傳統(tǒng)活性炭、離子交換樹脂等廢液凈化材料不同，該套系統(tǒng)采用的是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型核素分離纖維，核心分離材料的成本更低、吸附容量更高、循環(huán)利用次數(shù)更多、吸附穩(wěn)定性更好，一用一備的工藝組合使得材料5年內(nèi)不用更換，不會產(chǎn)生二次污染。”她說。
在了解該項目后，核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的戰(zhàn)略科學(xué)家認為該技術(shù)大有可為，也正是在戰(zhàn)略科學(xué)家的推薦下，綿陽市游仙區(qū)政府主動到校對接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)推廣工作。
目前，聶小琴團隊已申請“核醫(yī)療廢液快速處理技術(shù)”相關(guān)國家發(fā)明專利15項，其中3項核心專利得到授權(quán)，并獲得美國授權(quán)發(fā)明專利1項。這也是目前國際上僅有的核醫(yī)療廢液處理技術(shù)授權(quán)專利。此外，他們還與國家生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心合作，牽頭起草并立項核醫(yī)療廢液處理相關(guān)技術(shù)標準3項，已發(fā)布1項。
值得一提的是，就在2024年7月23日，四川省政府出臺《關(guān)于促進核醫(yī)療產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，明確要大力發(fā)展自主可控的核醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，以及與之配套的核環(huán)保產(chǎn)業(yè)。兩個月后，西南科技大學(xué)牽頭成立了“全國核醫(yī)療放射性廢物處理技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”。中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所、生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心等33家單位參與其中。聶小琴成為了該聯(lián)盟的第一屆理事長。
“我們希望通過加大對放射性醫(yī)療廢物處理技術(shù)的研發(fā)投入，探索更加高效、環(huán)保、安全的處理方案，確保核醫(yī)療在快速發(fā)展的同時，也能有效控制潛在的環(huán)境風(fēng)險，實現(xiàn)醫(yī)療進步與生態(tài)保護的和諧共生。”聶小琴說。
目前，聶小琴團隊已經(jīng)與北京協(xié)和醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院、原子高科等多家醫(yī)院及核醫(yī)藥生產(chǎn)機構(gòu)達成合作意向。隨著國家“一縣一科（核醫(yī)學(xué)科）”計劃和“一帶一路”方針的持續(xù)推進，“醫(yī)用同位素研發(fā)機構(gòu)、放射性藥物生產(chǎn)單位、核醫(yī)學(xué)診療醫(yī)院都能運用該項技術(shù)，甚至成為核醫(yī)療/放射性藥物出口國的配套廢液處理關(guān)鍵技術(shù)。”對此，聶小琴充滿了信心。
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