返回

1小时处理放射性废水|西南科大科研团队破解核医学“卡脖子”难题

2025-04-22 11:08:29
源于:工业水处理

癌症是全球主要的致死疾病之一,而核医学凭借放射性同位素药物及诊疗设备等核心技术,在癌症精准诊疗领域展现出独特优势。

然而,面对日益增长的临床需求,我国核医学应用水平仍显不足,其中放射性药物使用后的废水处理问题成为制约行业发展的重要瓶颈。令人振奋的是,西南科技大学在这一领域取得重大突破,成功攻克了这一技术难题。
4月初,西南科技大学核素绿色循环与环境效应研究团队核心成员张国浩带领团队师生,前往绵阳市中心医院开展例行技术巡查。

在地下室衰变池现场,团队对自主研发的核医疗放射性废水快速处理系统进行运行状态检测和性能评估。

“经过一年多的连续检验,目前这套设备已经能够平稳运行,出水放射性指标总阿尔法小于0.5贝克每升,总贝塔小于5贝克每升,优于国家排放标准。”西南科技大学核素绿色循环与环境效应团队成员张国浩告诉记者,该系统由西南科技大学联合清华大学等单位攻关研制,可对核医疗放射性废水进行快速深度净化处理。
目前,普遍的核医疗放射性废水处理方式是用衰变池将其收集起来,存放180天以上,等候其衰变完成才能排放,处理效率极低,导致很多患者无法及时接受治疗。

“这套核医疗放射性废水的处理装置,打通了整个核医学产业链最后的一个环节,由以前的180天核医疗放射性废水储存,变成了现在只需要1小时,就可以完成核医疗放射性废水的处理,并且达到国家的排放标准,为我们以后核素诊疗的扩容奠定了坚实的基础。”绵阳市中心医院核医学科副主任陈正国说。
该系统研发之前,在核医疗放射性废水快速处理技术方面,国内和国际上都存在空白,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放射性废水。

2021年,从事了十多年核医疗放射性废水深度净化研究的西南科技大学教授聂小琴,带领核素绿色循环与环境效应团队联合清华大学等多家单位,开展核医疗放射性废水处理的技术攻关。

“我们遇到的最大困难主要在核心功能材料的研发方面,核医疗废液是一个非常复杂的体系,其中核素离子浓度处于极痕量水平,这对材料配体的设计提出了更高的要求。”西南科技大学核素绿色循环与环境效应团队成员朱秋红说。
为此,团队通过机器学习筛选出6种新型材料,成功建立了集“深度净化-在线监测-自动化控制”为一体的核医疗放射性废水快速处理系统。

“未来,我们希望将这项技术进一步推广到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,应用前景十分广阔。”聂小琴说。
(来源:四川观察)

 相关阅读 

西南科技大学牵头申报的《一种一体化核医疗放射性废水快速处理系统及应用方法》,获得国家发明专利授权及美国专利商标局“国际发明专利”授权。该技术不仅是国内首创,还填补了国际空白。


这是西南科技大学核素绿色循环与环境效应团队牵头,经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。


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,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一直制约着我国在核医学方面的应用。


以绵阳市中心医院为例,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。这样的处理方式极其低效,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。

西南科技大学设计的核医疗废液快速处理系统


西南科技大学聂小琴教授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,并与多家单位建立了不同种类的复杂放射性废液处理示范工程。


西南科技大学联合了清华大学、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”等项目的支持下,开展了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。相关领域专家纷纷“各显神通”:清华大学理论化学研发团队通过机器学习的理论计算方法,对材料的配体进行进一步设计和优化;清华大学工物系核素分析团队利用其优化后的人工智能辐射在线监测系统,对核医学废液净化系统的放射性进行实时测量;中国工程物理研究院核物理与化学研究所也为核医药研发生产环境产生的放射性废物提供准确源项信息,以及未来处理技术的规划和制定提供指导。


对于该项目“高效化、智能化、效益化”的技术优点,我国核医学领域战略科学家给予了高度肯定,并积极推荐技术运用。目前,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。此外,团队还与生态环境部核与辐射安全中心合作,牵头起草并立项核医疗废液处理相关技术标准3项,已发布1项。(来源:澎湃新闻)

声明:本文著作权属原创者所有,不代表本网站立场。如涉著作权事宜,请联系删除。