突破尾端制约-西南科大核医疗废液快速处理技术引领国际水平-健康在线

12月17日，西南科技大学国防学院聂小琴教授收到来自大洋彼岸发来的好消息，她们牵头申报的《一种一体化核医疗放射性废水快速处理系统及应用方法》，在获得我国国家发明专利授权之后，又正式得到了美国专利商标局“国际发明专利”授权。这意味着，由西南科技大学研发的该技术方法，不仅是国内首创，还填补了国际空白，引领了国际水平。

而该成套技术和系统，此时正在绵阳市中心医院核医学科稳稳地运行着。这是由西南科技大学核素绿色循环与环境效应团队牵头，经国家生态环境部核与辐射安全中心、四川省生态环境厅辐射源安全监管处、绵阳市辐射环境监测站共同指导、监管而建立的国内首个核医疗废液处理医院现场示范工程。从今年1月到12月，该项目共进行了三轮为期50天的“连续真实核医疗废液热态试验”验证。试验结果均显示：废液处理效率大幅提升，出水净化效果稳定可靠。

当天傍晚，绵阳市中心医院核医学科副主任、主任医师陈正国，刚在办公室的远程操控系统，查看了核医疗放射性废液快速处理系统的运行情况，就接到聂小琴教授发来的好消息。听到此一消息的陈正国兴奋地说：“下一步我们就能大胆地响应国家号召，为更多患癌病人实施核医学诊疗，这真是医院和广大患者的最大福音！”

民生健康所需热切呼唤技术革新

故事源自一次“慕名而来”的拜访。

陈正国是西南科技大学校外导师，担任着学校核医学课程的授课任务。2022年10月的一个下午，给学生上完课后，他走到学校核废物与环境安全国防重点学科实验室楼下，给聂小琴教授打了一个电话，说有问题想当面请教。

彼时，国家原子能机构联合科技部、公安部、生态环境部、交通运输部、国家卫生健康委、国家医疗保障局、国家药品监督管理局等八部委，颁布了“医用同位素中长期发展规划”（2021-2035年），指出我国医用同位素生产与使用将增加10倍。

根据医疗机构统计数据，当下社会，癌症是全球主要死亡原因之一，预计到2045年，全球每年新发癌症病例将达到3100万例。以放射性同位素药物及诊疗设备为核心技术手段的核医学，具有可实现早期诊断、分子影像、动态监控、精准治疗等优势，在癌症的诊疗及预后判断等方面，发挥着独特的作用。然而，针对日益增长的临床需求，我国核医学的应用水平明显偏低。而其中最大的制约之一，是核诊疗的过程尾端，即患者使用放射性药物后的废液处理难题。

以绵阳市中心医院为例。陈正国介绍，该医院设置有专用核素治疗病房，能开展甲癌、甲亢、转移性骨肿瘤等住院治疗。过往的核医疗废液（包括诊疗过程中产生的清洗液和患者的人体排泄物等）处理方式，采用的是各大医院均使用的方法：用“大罐子”（衰变池）收集起来，存放180天以上，等候其衰变完成，才能排放。这样的排放效率极其低效，医院设置的6张编制床位也不能满负荷接诊，导致很多患者都无法及时接受治疗。

国家八部委颁布的“医用同位素中长期发展规划”，事关民生健康大计，必须贯彻执行。如果按照以往的方式，医院只能十倍扩建衰变池面积，才能满足所需。这对处于“寸土寸金”闹市区的医院来说，几乎是不可能实现的途径。我国的各大医院其实都面临相同的难题。

陈正国得知，聂小琴教授是中国核学会颁发的“女科学家奖”获得者，她所在的核素绿色循环与环境效应团队，深耕放射性废液处理技术和工程化应用十余年，拥有多项专利技术，并与中核集团、中广核集团、中国工程物理研究院等多家单位合作，建立了4个不同种类的复杂放射性废液处理示范工程，因此“慕名而来”，请教聂小琴教授，能否在提升核医疗废液的处理方面想到解决办法。

校地院所携手勇闯“无人区”

了解到相关情况后，聂小琴马上组织团队查阅国内外资料，希望能有现成的技术手段能直接推荐给医院。

查阅的结果，令聂小琴“既遗憾又兴奋”。

遗憾的是，经过深入调研，她发现在核医学放射性废液快速处理技术方面，国内和国际上都存在行业技术空白，换言之，没有一个现成的方法和材料能用来处理核医学诊疗过程中产生的废液。聂小琴分析其中原因，一来，因为患者在进行放射性药物治疗之后所产生的废液是人体排泄液，人们天然地对这类脏和臭的特殊废液具有排斥性，科研人员也不例外；二来，因为具有放射性危害，其处理技术的开发存在壁垒和风险。

兴奋的是，这是一项事关人民安全健康、利国利民的挑战，从事了十多年放射性废液深度净化研究工作的她，开发这一关键技术义不容辞。

2022年底，聂小琴带领团队，到绵阳市中心医院地下室衰变池进行实地考察并取样，在联合放射化学实验室开始分析核医学放射性废液和以前所研究过的核燃料循环体系的放射性废液在化学组成和核素种态上的区别，试图找寻现有材料无法适用的关键原因，并以此研究和开发具有高效分离性能的核医疗废液关键核素分离材料。经过8个月的筛选和摸索，他们在前期核燃料生产及核电站运行过程产生的废液处理材料基础上，进行了多轮的优化改进，最终合成出对核医学废液中以碘-131为主的阴离子核素、以及镥-177为主的阳离子核素具有超高净化性能的6种材料。

关键技术路线被打通的消息令各方激动，后续试验开始全方位展开。聂小琴联合了清华大学、苏州大学、中国工程物理研究院核物理与化学研究所、生态环境部核与辐射安全中心、绵阳市中心医院等单位，在四川省科技厅“揭榜挂帅”项目的支持下，开展核医学废液快速处理示范工程的“政-产-学-研-用”一体化技术攻关。

为了实现材料的进一步升级换代和性能优化，聂小琴邀请到清华大学化学系理论化学中心主任、教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者李隽教授，通过机器学习的理论计算方法，来对材料的配体进行进一步设计和优化，提升对核医学废液的净化性能。

清华大学工物系梁漫春副教授团队也加入该项目中。利用他们优化后的人工智能辐射在线监测系统，能对整个核医学废液净化系统的放射性进行实时测量。这无论是对于装置现场的辐射安全，还是废液的净化效果，都能做到实时的放射性监控和测定，让人心中有数。

此外，联合单位中国工程物理研究院核物理与化学研究所（中物院二所）率先并长期从事医用同位素研发与生产，拥有完整的医用同位素规模化生产线，能准确提供放药研发生产端的废液源项，以及生产流程中的固废资料，结合放药使用单位产生的固废信息，为放射性医疗固体废物的现状调研评估以及未来处理技术的规划和制定提供指导。

制定技术标准成立创新联盟护航生态健康

辛勤的耕耘迎来满满的收获。聂小琴主研的“复杂含铀废水深度净化及资源回用关键技术”喜获2023年度国防科学技术进步二等奖，在此基础上针对核医疗废液的处理技术取得可喜进展，两次被四川新闻联播作为“从书架到货架”“向总书记报告”的科技成果转化典型案例进行报道。

团队牵头研发的核医疗废液处理新方法与材料、新工艺和装置，在国家生态环境部核与辐射安全中心、四川省生态环境厅辐射源安全监管处、绵阳市辐射环境监测站的三级指导和监管下，率先在绵阳市中心医院核医学科落地，成为国内首个医院现场示范工程，并于2024年1月至12月，成功开展三轮为期50天的“连续真实废液热态试验”验证。

多轮验证均得到稳定的结果。西南科大的处理技术和装置系统，将原来的“衰变-排放”工艺改进为“处理-排放”，处理时间从180天缩短至1天。更值得注意的是，与传统活性炭、离子交换树脂等废液净化材料不同，该套系统采用的是具有自主知识产权的新型离子核素分离纤维，核心分离材料的成本更低、吸附容量更高、循环利用次数更多、吸附稳定性更好，一用一备的工艺组合使得材料5年内不用更换，不会产生二次污染。

我国核医学领域战略科学家赵宪庚院士对该项目“高效化、智能化、效益化”的技术优点给予高度肯定，认为其大有可为，并积极推荐技术运用。绵阳市游仙区政府正是从赵院士处得到信息后，主动到学校对接技术产业推广工作。

项目团队已申请“核医疗废液快速处理技术”相关国家发明专利15项，其中3项核心专利得到授权，并获得美国授权发明专利1项，是国际仅有的核医疗废液处理技术授权专利。国家生态环境部核与辐射安全中心授权团队主导并立项核医疗废液处理相关技术标准3项，已发布1项。

今年7月23日，四川省人民政府在此前的《四川省医用同位素及放射性药物产业发展行动计划（2022-2025年）》基础上，进一步出台了《关于促进核医疗产业高质量发展的意见》，明确了四川要大力发展自主可控的核医疗产业，以及与之配套的核环保产业。9月28日，为深入落实习近平总书记关于健康中国的重要论述，推动医用同位素技术研发及相关产业发展，西南科技大学牵头成立了“全国核医疗放射性废物处理技术创新联盟”。中国工程物理研究院核物理与化学研究所、生态环境部核与辐射安全中心、中国抗癌协会肿瘤与微生态专业委员会、中科院赣江创新研究院、中国辐射防护研究院、中广核同位素公司、原子高科股份有限公司、四川大学、清华大学、苏州大学、四川华西医院、绵阳市中心医院及全国各地核医疗机构，共33家单位参与其中，聂小琴担任第一届理事长。

联盟旨在通过加大对放射性医疗废物处理技术的研发投入，探索更加高效、环保、安全的处理方案，确保核医疗在快速发展的同时，也能有效控制潜在的环境风险，实现医疗进步与生态保护的和谐共生。此宗旨，正与今年10月31日国家原子能机构等十二部门发布的《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024-2026年）》要求不谋而合。

西南科大聂小琴团队目前已与北京协和医院、四川省人民医院、原子高科等多家医院及核医药生产机构达成合作意向。随着国家“一县一科（核医学科）”计划的持续推进和“一带一路”方针的发展推进，“医用同位素研发机构、放射性药物生产单位、核医学诊疗医院，都能运用该项技术，甚至成为核医疗/放射性药物出口国的配套废液处理关键技术。”聂小琴团队对技术前景充满了信心。（郭鸿雁张国浩岳斌）

突破尾端制约-西南科大核医疗废液快速处理技术引领国际水平

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