本报记者 张恒
受饮食、健康、环境变化及人口老龄化等多重因素的影响，近年来全球癌症的发病率呈现持续上升态势。
2026年7月，中国原子能科学研究院放射化学研究所（下称原子能院放化所）团队成功打通新兴医用同位素铽-161制备工艺全流程，制备出100毫居里高纯度样品。由此，一种更精准、更高效的肿瘤治疗选择正在从实验室走向临床。
《企业观察报》为此采访了原子能院放化所核化学技术创新团队的相关成员。
“狙击”肿瘤细胞
在核医学领域，医用同位素被称为“生命雷达”和“精准炮弹”。国际原子能机构数据显示，全球医用同位素市场规模正以年均8%至10%的速度增长，预计到2030年将突破百亿美元，放射性核素治疗亦迎来发展的春天。
放射性核素治疗，是将放射性药物注入患者体内，药物携带的放射性核素会定向聚集到肿瘤部位，利用核素衰变时释放的射线摧毁癌细胞。理想的治疗用核素应当同时具备“精准打击”和“范围可控”两个特性。
现有临床常用的镥-177是目前核素治疗领域的“明星核素”，在前列腺癌和神经内分泌肿瘤治疗中已显现出良好的治疗效果。
然而，铽-161在某些方面又展现出超越镥-177的潜力。
原子能院放化所副所长丁有钱对《企业观察报》介绍：“根据国际放射医学权威期刊发表的临床前研究数据，铽-161可使肿瘤细胞吸收剂量达到镥-177的3倍以上。相比于镥-177，铽-161在衰变过程中可释放更多俄歇电子和内转换电子。此外，铽-161兼具成像诊断与靶向治疗双重作用，可实现‘诊疗一体化’。”
俄歇电子的能量较低，但具有高线性能量传递特性，能诱导产生DNA双链断裂等复杂损伤，且仅对核周围纳米级区域（如DNA、细胞膜）产生杀伤，在“防微杜渐”、清除“微小病灶”方面具有独特优势。内转换电子的能量适中，射程为毫米级，可对肿瘤细胞及邻近组织产生一定范围的辐射损伤。
简言之，铽-161的特性是“短射程+高杀伤”。
这一特性意味着什么？
对患者而言，这意味着药物可以更精准地“狙击”肿瘤细胞，同时最大限度地减少对周围正常组织的损伤，实现高效治疗。
基于当前的临床研究进展，铽-161有望率先应用于前列腺癌和神经内分泌肿瘤。鉴于铽-161与镥-177相似的化学性质，在其他辅助器材和应用物料不变的前提下，更高效的铽-161可直接替换镥-177，实现“即插即用”。
三道世界级难题
“实现铽-161临床应用愿景的前提，是能够制备出足够纯度的核素。”团队负责人、放化所研究员毛国淑说。
在2024年，这一世界级的难题就摆在了原子能院放化所团队的面前。
铽-161的制备路径，是用反应堆辐照高度富集的钆-160靶材，经过中子俘获反应生成钆-161，再衰变为铽-161。然后通过放化分离工艺，从辐照后的靶材中将铽-161提取出来。
路径看似不复杂，但实际操作中的困难超乎想象，其中的三大核心技术点更是难上加难。
难点一：铽-161产生过程中对铽-160的抑制。
在辐照过程中，如不加控制，除生成目标核素铽-161外，还会产生铽-160。铽-160的半衰期长达72天，远长于铽-161的6.9天。临床应用中，如果铽-160含量过高，患者体内将残留较长时间的放射性，进而承受不必要的额外辐射剂量。
因此，必须从源头控制铽-160的生成。
团队基于核反应控制原理开发了快速计算程序，系统分析各因素对活度比和铽-161产量的影响，锁定了铽-160与铽-161活度比的变化规律。
随后，团队采用多重手段，最终突破了同位素杂质铽-160控制这一关键技术，实现了低活度比的精准控制。
攻破这一技术难关，直接提升了产品的临床可用性。
难点二：高比值相邻镧系元素高效分离。
这是整个制备工艺中难度最大的环节。
铽-161既然是从钆-160靶材中生成，那么靶材中超过99.99%的质量便仍然是钆。
在此环节，团队面临的任务就是“万里挑一”：从超过自身万倍质量的钆靶材中，把微量的铽-161“挑”出来，同时还要去除衰变产生的镝-161。
不过，钆、铽、镝在元素周期表上是相邻的镧系元素，三者的化学性质极其相似。
原子能院放化所助理研究员于圣洁打了个比方：“它们仨就像三个外貌、性格几乎完全一样的‘三胞胎兄弟’，直接分离的难度非常大。传统的离子交换或萃取方法难以实现高效分离，如果再遵循此前的‘试错法’，更是耗时耗力，成本极高。”
面对这一困境，团队另辟蹊径，建立了一套“理论计算+实验验证”的联合筛选体系。
第一步，通过量子化学计算方法，从分子层面计算不同分离材料与钆、铽、镝的相互作用能，优选出具有理论潜力的特效分离材料。第二步，通过萃取实验验证理论预测的准确性。第三步，在柱分离实验中优化工艺参数。
经此三个步骤，团队最终构建了高效的铽提取工艺流程。
“过去分离材料的选择很大程度上依赖经验甚至运气，而我们把它变成了一门可以‘计算’和‘预测’的科学。”于圣洁表示，这是团队在方法论层面的重要突破。
原子能院产业开发部负责人赵南飞对《企业观察报》表示，这一联合筛选体系的建立耗时约三个月，但其方法学价值远远超出了单个项目，未来可广泛应用于其他同位素的分离纯化工艺开发。
难点三：低含量铽-160的精确测量。
即使成功分离出了高纯度的铽-161，如何精确测量产品中铽-160的含量同样是一道难题。
铽-160和铽-161的衰变特性不同，测量时需要排除环境本底和韧致辐射的干扰。
为此，团队使用屏蔽材料降低天然背景对测量的干扰，使用另一种屏蔽材料减少韧致辐射的影响，还将产品制成扁平源进行测量以降低自吸收效应。
通过这一系列方法，团队成功提高了测量精度，确保产品质量可被精确评价。
毛国淑说：“我们这次的分离纯化工艺刷新了国内该核素回收率与杂质去除率的最高纪录。经检测，样品核纯度达99.9%、放化纯度达99%，铅、铁、铜、锌等杂质浓度仅为ppb级别，即十亿分之一。”
产业化路径与挑战
100毫居里的样品制备成功，标志着铽-161制备工艺从“0到1”的突破已经完成。
但从实验室样品到规模化生产，从核素原料到患者可用的药物，仍有相当长的距离。
丁有钱将铽-161产业化路径总结为“四步走”。
第一步是夯实技术基础。
这一环节，要依托原子能院科研平台与人才优势，持续加大对同位素制备技术的研发投入，攻克规模化生产中的关键技术瓶颈，重点提升工艺稳定性与质量可靠性。
这也是原子能院放化所团队现阶段正在推进的重点工作。
第二步是坚持IPD模式驱动。
IPD模式（集成产品开发，Integrated Product Development）是一套以市场需求为导向、以跨部门协同为核心的产品研发管理思想和方法论。其核心优势有三：一是强化市场导向，二是打破部门壁垒，三是严控全流程质量。
核素制备有很强的市场属性，医用同位素发展的本质，就是需求驱动，若研发与市场脱节，则即使技术领先，也难免缺乏推广和应用渠道。
团队目前力争建立“端到端”的协同研发体系，实现从市场需求识别、研发路径设计、工艺技术开发到质量控制的全流程贯通，把市场反馈融入技术迭代，确保研发成果与产业应用精准匹配。
第三步是提升技术成熟度。
也就是通过不断地优化工艺，稳步提高同位素制备技术成熟度，完成从实验室迈向规模化生产的技术可行性验证，为后续产业化奠定基础。
第四步是深化产研协同。
在技术成熟度达到产业化要求后，通过成果转化方式，与中核集团内外部产业平台及相关合作伙伴建立深度协同机制，共同推进同位素规模化生产，快速实现商业化。
值得注意的是，国内同位素产业生态亦在加速形成。
另外，从核素供应到患者用药，仍面临多重“最后一公里”挑战。
在核心原料方面，仍存在受限问题。生产铽-161的关键原料是高度富集的钆-160，其供应曾长期面临短缺，如要完全实现自主稳定供应，仍需时间。
在产能与工艺上仍有瓶颈。目前，全球具备大规模、稳定生产铽-161能力的设施极少。如想推进规模化制备技术开发，需要解决设备放大、工艺优化、质量控制等一系列复杂工程问题。
尤其值得注意的是，铽-161本身只是“核素原料”，要成为可注射的药物，还需要完成靶向分子标记、药理毒理评价、药代动力学研究、临床试验等一系列环节，每一个环节都需要跨学科协作和大量资源投入。
使命担当
在科创成果的背后，是一支既有传承又有创新的科研队伍。
作为我国核科学技术的发祥地，建院76年来，原子能院积累了丰富的核技术经验与人才储备，在科研设施方面，拥有反应堆、加速器、核燃料后处理放化实验设施等大型核设施；在技术团队方面，拥有一支由国家级专家领衔，涵盖核物理、反应堆工程、放射化学、分析检测等多专业领域的高水平研发团队。原子能院放化所更是在同位素领域拥有近70年的深厚积累，自1958年放化设施建成，经过汪德熙、吴征铠、王方定、郭景儒等老一辈核化学与放射化学家奠定学科基础，其严谨求实、无私奉献的作风一直延续至今。
“郭老师对数据的严谨程度，深深影响了我。”毛国淑回忆，她刚参加工作时，与郭景儒先生同在一间办公室，小到细节把关，大到学术研讨，她时时向这位业界前辈请教。
毛国淑的学生、出生于1998年的于圣洁说，他在团队中学到最重要的一课是“没有没用的数据”。他说：“一次实验会得到海量数据，如果只看最终结果，很多细节问题会被掩盖。我们会仔细分析每一个数据，从中发现可以改进的微小之处，这能直接反馈到下一次实验设计中。”这种对数据的极致追求，正是团队能够在短时间内实现工艺突破的关键因素之一。
对于正在等待更优治疗方案的肿瘤患者而言，铽-161代表的是更精准的治疗、更低的副作用、更高的希望。从“两弹一艇”的壮举到守护民众生命健康的“核药”，原子能院的科研人员以“以身许国”的担当、“敢为人先”的创新和“严谨求实”的作风，在元素的微观世界里，书写着新时代的匠人精神，以期让更多患者用得上、用得起先进的核素治疗药物，让“核”为人类健康创造更多价值。
（来源：CNEO企业观察）
