■本報(bào)記者 倪思潔
8月11日，作為世界四大散裂中子源之一，中國(guó)散裂中子源邁出了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用第一步。這一天，中科院高能物理所與東陽(yáng)光集團(tuán)聯(lián)手，正式開展“硼中子俘獲治療項(xiàng)目”的攻關(guān)。
“這是中國(guó)散裂中子源成果轉(zhuǎn)化的開端?！敝锌圃焊吣芪锢硭L(zhǎng)、中科院院士王貽芳說，按計(jì)劃，今年9月，散裂中子源將會(huì)打出第一束中子，明年，整個(gè)工程建設(shè)和項(xiàng)目驗(yàn)收工作將全部完成。
散裂中子源是干什么的？
想看清原子、分子長(zhǎng)什么樣嗎，想知道它們?cè)谧鍪裁磫幔磕敲?，你可能需要一個(gè)超級(jí)厲害的“顯微鏡”。散裂中子源就是這個(gè)“超級(jí)顯微鏡”，它之所以能這么厲害，要?dú)w功于中子的神奇特性。
中子，是組成原子核的基本粒子之一，不帶電、穿透力強(qiáng)。當(dāng)一束中子打到被研究對(duì)象上時(shí)，它與研究材料中的粒子會(huì)發(fā)生相互作用，被散射出來(lái)，通過測(cè)量散射出來(lái)的中子能量和速度變化，就可以知道在原子、分子尺度上各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
散裂中子源，其實(shí)就是一個(gè)可以產(chǎn)生中子的裝置?！?0米的直線加速器，能加速負(fù)氫離子，并讓其獲得80兆電子伏特的能量，然后，質(zhì)子進(jìn)入環(huán)形加速器。通過環(huán)形加速，質(zhì)子能達(dá)到16億電子伏特。這么高能量的質(zhì)子最后打到一塊鎢金屬靶上，把中子‘撞’出來(lái)?！敝袊?guó)散裂中子源工程副經(jīng)理傅世年告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
作為探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的利器，散裂中子源可以為生命科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)化工、物理、資源環(huán)境、先進(jìn)能源等領(lǐng)域的研究和相關(guān)高新技術(shù)開發(fā)，提供強(qiáng)有力的研究手段，促進(jìn)我國(guó)在重要前沿研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新突破，為多學(xué)科研究在國(guó)際上取得一流的創(chuàng)新成果提供重要的技術(shù)條件保障。
中子是怎么治療癌癥的？
治療癌癥，是中子與硼—10相遇后帶來(lái)的“福利”。這種治療方法被稱為“硼中子俘獲治療”。
治療過程類似一場(chǎng)細(xì)胞級(jí)別的定向爆破。首先，硼—10藥物會(huì)“潛伏”進(jìn)癌細(xì)胞，接著，中子讓硼—10變成一個(gè)小炸彈，把癌細(xì)胞炸死，而不損傷附近的正常細(xì)胞。
“我們會(huì)先給病人注射含硼—10的藥物，這種藥物與癌細(xì)胞有很強(qiáng)的親和力，會(huì)迅速聚集到癌細(xì)胞內(nèi)，而其他組織內(nèi)分布很少。當(dāng)硼—10被中子照射到時(shí)，通過核裂變，釋放出殺傷力極強(qiáng)的射線。這種射線射程很短，只有一個(gè)細(xì)胞的長(zhǎng)度，可以殺死癌細(xì)胞而不損傷周圍組織。”深圳東陽(yáng)光公司研究院副院長(zhǎng)李建霖告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
硼中子俘獲治療可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞尺度的精準(zhǔn)治療，被認(rèn)為是腦膠質(zhì)瘤、黑色素瘤最佳治療手段，并已用于肝癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌等其他臟器腫瘤的試治療。
早期的硼中子俘獲治療設(shè)備主要依賴于大型核反應(yīng)堆提供中子，不便于建在人口稠密的城市中。近十年來(lái)，隨著強(qiáng)流質(zhì)子加速器技術(shù)的迅速發(fā)展，使得硼中子俘獲治療在醫(yī)院的廣泛使用成為可能。據(jù)了解，日本政府已將基于加速器的硼中子俘獲治療作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持，大步邁入產(chǎn)業(yè)化推廣階段。美、英、俄、韓等國(guó)也在加緊研發(fā)。
邁出“第一步”之后呢？
產(chǎn)生中子的第一步邁出去了，新技術(shù)挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。“質(zhì)子打靶產(chǎn)生中子，但在治療過程中，需要有效控制中子能量，使其速度慢下來(lái)，達(dá)到治療需要的能量，再通過整形集成，在治療計(jì)劃軟件和測(cè)量系統(tǒng)的控制下，中子束照射病灶區(qū)域，達(dá)到殺滅癌細(xì)胞的功效?！敝锌圃焊吣芩夹g(shù)發(fā)展與經(jīng)營(yíng)管理處處長(zhǎng)馬創(chuàng)新說。
另一方面，摻硼藥物的開發(fā)也面臨技術(shù)困難?！耙ＷC健康組織和血液中的硼—10濃度遠(yuǎn)小于腫瘤組織中的濃度，以免殺傷正常組織細(xì)胞從而產(chǎn)生副作用，這就需要研發(fā)機(jī)構(gòu)具有豐富的抗腫瘤藥物開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的化學(xué)合成能力?！崩罱卣f。
因此，雙方將合作開展技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，先在中國(guó)散裂中子源園區(qū)建設(shè)國(guó)內(nèi)首臺(tái)基于加速器的硼中子俘獲治療裝置，開展物理測(cè)量實(shí)驗(yàn)、摻硼藥物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。然后升級(jí)改進(jìn)設(shè)備，開展臨床治療，申請(qǐng)藥監(jiān)局醫(yī)療器械注冊(cè)證，并最終完成首座商業(yè)化硼中子俘獲治療中心建設(shè)。
對(duì)于中國(guó)散裂中子源來(lái)說，癌癥治療裝置開發(fā)還只是散裂中子源技術(shù)推廣的一小步。
為了讓散裂中子源效用更充分發(fā)揮出來(lái)，從建設(shè)伊始，中科院高能物理所就十分注重用戶培養(yǎng)。“我國(guó)目前的中子散射用戶還比較少，我們需要讓他們知道中子散射技術(shù)可以幫他們實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新研究的更高目標(biāo)?！敝锌圃焊吣芪锢硭鶘|莞分部中子科學(xué)部副主任梁天驕告訴記者，他們鼓勵(lì)用戶參與國(guó)際交流，并了解用戶需求，如他們對(duì)樣品環(huán)境的要求，對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)的意見，對(duì)數(shù)據(jù)處理、分析軟件的建議等。
遙想2011年的秋天，項(xiàng)目奠基之時(shí)，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)、黨組書記白春禮表示，散裂中子源工程的建設(shè)，是迎接新科技革命挑戰(zhàn)，搶占未來(lái)經(jīng)濟(jì)、科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需要。經(jīng)過6年建設(shè)，原本在沙盤里才能看到的散裂中子源變成了現(xiàn)實(shí)，而下一步，就是滿足戰(zhàn)略需求，促進(jìn)科技創(chuàng)新，服務(wù)民生發(fā)展。
附件下載：
