自主设计建造,掌握全部核心技术

2020-08-14 15:14:27科技日报

13日,中国科学院高能物理研究所召开专家评审会,该所东莞分部研制的我国首台加速器硼中子俘获治疗(简称BNCT)实验装置成功通过评审,并启动首轮细胞实验和小动物实验,为开展临床试验做好了前期技术准备。

专家组评审意见认为,该装置的成功研制,是我国在癌症治疗高端医疗设备整机技术开发方面取得的又一重大成果;整台装置自主设计建造,掌握全部核心技术,为下一步建设临床BNCT治疗装置打下了坚实的技术基础,显著提高了我国在该领域的国际竞争力。

当中子遇到硼

可精准打击癌细胞

BNCT是目前世界上最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给患者注射一种含硼的药物,这种药物与癌细胞有很强的亲和力,会迅速聚集于癌细胞内,而在其他组织内分布很少,这就相当于给癌细胞做了“标记”;随后对患者进行中子照射,时长在1小时内,当照射的中子被癌细胞内的硼俘获,就会产生高杀伤力的α粒子和锂离子,从而精准“杀死”癌细胞。

“α粒子和锂离子射程很短,只有一个细胞的长度,所以只‘杀死’癌细胞而不损伤周围细胞组织。对于脑胶质瘤、黑色素瘤和头颈部复发肿瘤,BNCT是非常有效的治疗手段,并试治肝癌、肺癌、胰腺癌等脏器肿瘤。”中国科学院高能物理研究所东莞分部副主任梁天骄介绍。随着新一代含硼药物的发展,适用于BNCT治疗的病症范围还在进一步扩大。

以往,用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生。与基于核反应堆的BNCT装置不同的是,加速器BNCT装置可以在位于人员密集区域的医院使用,未来可往市、县一级拓展,能够在较广的范围实现个性化与例行性的BNCT治疗,有广阔的应用前景和深远的发展潜力。

“因为强中子源一般仅在大型科研实验室才能找到,几十年来BNCT发展缓慢,目前全世界基于反应堆的BNCT临床试验只有1400多例。但如果可以使用加速器来产生中子,就易于推广到医院使用。”中国科学院高能物理研究所研究员傅世年说。

目前,科研人员正在利用这台实验装置开展BNCT相关核心技术的实验研究,优化装置的综合性能。计划通过开展细胞和动物实验,更大规模地开展BNCT适应症研究,为新一代硼药的研发和动物实验提供相应的实验环境。同时,通过动物安全性验证,为后期临床试验奠定基础。

硼中子治疗肿瘤比重离子更精准

除了加速器硼中子俘获疗法以外,世界上已经有不少国家正在利用加速器装置开展重离子治疗肿瘤的研究。那么,BNCT治疗肿瘤与重离子治疗肿瘤究竟有什么区别呢?

事实上,重离子治疗肿瘤是用加速器产生的重离子直接打到癌细胞上,从而杀死癌细胞;BNCT也是一种用重离子治疗肿瘤的手段,只不过它不是用加速器产生重离子,而是用加速器产生质子,然后通过质子打靶产生中子,中子与注射在人体中的硼元素相互作用以后产生核反应,进而用核反应产生的重离子杀死癌细胞。

“BNCT的优势在于,预先注射到人体中的含硼药物能够靶向癌细胞,并且基本上都在癌细胞内存在,所以当中子照射的时候,只有含硼的癌细胞才会产生核反应;同时它的精准度非常高,癌细胞的尺寸一般在10微米左右,而核反应产生的重离子的射程只有6微米至9微米,在这个范围内能够精准杀死癌细胞。”傅世年说,因此,BNCT治疗肿瘤的精准度比重离子治疗肿瘤要高,重离子治疗肿瘤的精准度一般是亚毫米。

与此同时,BNCT装置比重离子治疗装置要便宜很多,建造一台BNCT装置,大概需要1亿元,而建造一台重离子装置却需要10亿元,所以重离子装置的治疗费就会更高,不利于装置的普及。

傅世年表示,BNCT装置是利用中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目,对于示范带动散裂中子源关联产业发展具有重要意义。这也证明,大科学装置在基础研究和应用研究之外,其设计和建造将大力促进相关产业发展和技术革新。

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