首臺國產"加速器硼中子俘獲治療實驗裝置" 研制成功

來源:科技日報時間:2020-08-14 14:53:16

8月13日,中國科學院高能物理研究所召開專家評審會,該所東莞分部研制的我國首臺加速器硼中子俘獲治療(簡稱BNCT)實驗裝置成功通過評審,并啟動首輪細胞實驗和小動物實驗,為開展臨床試驗做好了前期技術準備。

專家組評審意見認為,該裝置的成功研制,是我國在癌癥治療高端醫療設備整機技術開發方面取得的又一重大成果;整臺裝置自主設計建造,掌握全部核心技術,為下一步建設臨床BNCT治療裝置打下了堅實的技術基礎,顯著提高了我國在該領域的國際競爭力。

當中子遇到硼 可精準打擊癌細胞

BNCT是目前世界上最先進的癌癥治療手段之一。治療時先給患者注射一種含硼的藥物,這種藥物與癌細胞有很強的親和力,會迅速聚集于癌細胞內,而在其他組織內分布很少,這就相當于給癌細胞做了“標記”;隨后對患者進行中子照射,時長在1小時內,當照射的中子被癌細胞內的硼俘獲,就會產生高殺傷力的α粒子和鋰離子,從而精準“殺死”癌細胞。

“α粒子和鋰離子射程很短,只有一個細胞的長度,所以只‘殺死’癌細胞而不損傷周圍細胞組織。對于腦膠質瘤、黑色素瘤和頭頸部復發腫瘤,BNCT是非常有效的治療手段,并試治肝癌、肺癌、胰腺癌等臟器腫瘤。”中國科學院高能物理研究所東莞分部副主任梁天驕介紹。隨著新一代含硼藥物的發展,適用于BNCT治療的病癥范圍還在進一步擴大。

以往,用于BNCT治療的強中子束流主要通過核反應堆產生。與基于核反應堆的BNCT裝置不同的是,加速器BNCT裝置可以在位于人員密集區域的醫院使用,未來可往市、縣一級拓展,能夠在較廣的范圍實現個性化與例行性的BNCT治療,有廣闊的應用前景和深遠的發展潛力。

“因為強中子源一般僅在大型科研實驗室才能找到,幾十年來BNCT發展緩慢,目前全世界基于反應堆的BNCT臨床試驗只有1400多例。但如果可以使用加速器來產生中子,就易于推廣到醫院使用。”中國科學院高能物理研究所研究員傅世年說。

目前,科研人員正在利用這臺實驗裝置開展BNCT相關核心技術的實驗研究,優化裝置的綜合性能。計劃通過開展細胞和動物實驗,更大規模地開展BNCT適應癥研究,為新一代硼藥的研發和動物實驗提供相應的實驗環境。同時,通過動物安全性驗證,為后期臨床試驗奠定基礎。

硼中子治療腫瘤比重離子更精準

除了加速器硼中子俘獲療法以外,世界上已經有不少國家正在利用加速器裝置開展重離子治療腫瘤的研究。那么,BNCT治療腫瘤與重離子治療腫瘤究竟有什么區別呢?

事實上,重離子治療腫瘤是用加速器產生的重離子直接打到癌細胞上,從而殺死癌細胞;BNCT也是一種用重離子治療腫瘤的手段,只不過它不是用加速器產生重離子,而是用加速器產生質子,然后通過質子打靶產生中子,中子與注射在人體中的硼元素相互作用以后產生核反應,進而用核反應產生的重離子殺死癌細胞。

“BNCT的優勢在于,預先注射到人體中的含硼藥物能夠靶向癌細胞,并且基本上都在癌細胞內存在,所以當中子照射的時候,只有含硼的癌細胞才會產生核反應;同時它的精準度非常高,癌細胞的尺寸一般在10微米左右,而核反應產生的重離子的射程只有6微米至9微米,在這個范圍內能夠精準殺死癌細胞。”傅世年說,因此,BNCT治療腫瘤的精準度比重離子治療腫瘤要高,重離子治療腫瘤的精準度一般是亞毫米。

與此同時,BNCT裝置比重離子治療裝置要便宜很多,建造一臺BNCT裝置,大概需要1億元,而建造一臺重離子裝置卻需要10億元,所以重離子裝置的治療費就會更高,不利于裝置的普及。

傅世年表示,BNCT裝置是利用中國散裂中子源相關技術催生的首個產業化項目,對于示范帶動散裂中子源關聯產業發展具有重要意義。這也證明,大科學裝置在基礎研究和應用研究之外,其設計和建造將大力促進相關產業發展和技術革新。(記者 陸成寬)

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