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中科院近代物理所面向国民经济主战场实践录

日期:2017-09-01 10:21:07编辑作者:太阳城申博
中科院近代物理所的地下,卧着一条“龙”——大科学装置兰州重离子加速器。
 
  依托重离子加速器装置,近代物理所正在充分发挥重离子束流不可替代的优势,解决重离子物理前沿和重离子束应用领域重大科技问题,形成在国际上有重大影响的重离子科学研究中心。
 
  “2011年,我们专门成立了成果转化与产业化处,把在科研装置上已经得到验证和认可的技术和成果,转化到企业。”近代物理所所长肖国青说,近代物理所早已开始在适宜产业化的高新技术研发方面进行布局。
 
  治癌:“能给大象治病”
 
  “我们这个加速器都可以给大象治疗癌症了。”在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL),肖国青指着一台像CT机一样的白色试验终端说。在加速器中被加速的重离子,正是通过这台终端被输送出来。
 
  通常,如果重离子达到每核子400兆电子伏特,就可以达到30厘米的穿透力,可以治疗人体深层肿瘤。而这台加速器产生的重离子已达到每核子1000兆电子伏特,穿透力在1米以上。
 
  “光子放射治癌会杀死患者体内的正常细胞,副作用比较大,而重离子就像‘定向爆破’一样,会在指定的深度‘爆破’,杀死癌细胞。”近代物理所副所长胡正国告诉记者。
 
  重离子能量一般会沉积在射程末端,对沿途健康组织的损伤小,可有效杀死乏氧肿瘤细胞,对人体深部肿瘤实施精确治疗,治疗过程中还可以准确地定位、定剂量,同时,由于治疗剂量小,不需要辅助药物,可以减轻患者的痛苦感。
 
  从1993年,近代物理所就在开展重离子治癌方面的基础研究。2006年,他们研制成功了我国首台重离子治疗肿瘤浅层终端,并与医疗单位合作开展了人体浅层肿瘤临床治疗试验。2008年12月,近代物理所建成利用兰州重离子加速器冷却储存环提供的高能重离子束治疗深部肿瘤的重离子治疗肿瘤深层终端。
 
  这些使我国成为国际上第四个实现重离子临床治癌的国家,也打造出具有千亿市场前景大型高端医疗设备的国产品牌。目前,近代物理所已经累计治疗了213例患者,其中包括103例浅层肿瘤病例和110例深部肿瘤病例,均取得良好的治疗效果。2012年开始,在甘肃兰州和武威建设两台我国自主的重离子医用示范装置,预计今年年底武威装置可以开展临床试验。
 
  育种:“照”出千种新品系
 
  在近代物理所,大多数科研人员以基础物理学、应用物理学为研究领域,而陈积红却是一名微生物学领域的工程科技人员。他之所以在这里,是因为有了重离子加速器的“金刚钻”,近代物理所揽下了另一件“瓷器活”——育种。
 
  21世纪初,一场粮食与燃料的竞争,让科学家们将目光聚集到被“冷落”的非粮作物——甜高粱上。时任近代物理所所长詹文龙提出,瞄准国家能源战略需求,研发非粮可再生能源,发展循环经济产业链,以保证国家粮食安全。
 
  很快,重离子加速器的新功能被开发出来了。“我们根据育种目标,利用兰州重离子加速器国家实验室提供的中能重离子束对粮食作物、资源植物进行诱变改良,提高品种的产量、抗逆性及重要代谢物的含量。”近代物理所微生物组组长陈积红告诉记者。
 
  2006年3月,植物育种课题组用不同剂量的重离子束辐照甜高粱种子,经过选育获得了一株生育期缩短、农艺性状优良的突变材料,通过稳定性观察、比较试验、区域试验及生产试验,于2013年通过了甘肃省品种审定委员会品种认定,定名为“近甜1号”,具有高产、优质、抗逆的特点。
 
  2013年,甜高粱平均生物亩产量超过6吨,其中民勤县达每亩9吨以上,最高亩产量超过10吨,每亩纯收入可达玉米的两倍多。目前,甜高粱推广种植达120余万亩,重点应用于青贮饲料支撑养殖业、燃料乙醇(白酒)制造和β葡聚糖生产。
 
  成绩不止于此。近年来,通过重离子辐照,他们还育成了“陇辐2号”小麦、“冬花夏草”“陇芪3号”和“渭党3号”等新品种以及玉米、棉花、马铃薯、花卉、苜蓿、蓖麻、蔬菜、瓜果等近千种新品系、突变材料。
 
  核孔膜:“打”出膜材新天地
 
  除治癌和育种外,近代物理所还利用兰州重离子加速器,自主研发了核孔膜材料。
 
  “核孔膜”全称“核径迹蚀刻微孔膜”,又称核微孔膜、重离子微孔膜等,它是微孔家族中独特的、重要的一员。传统方法是利用核反应堆中的热中子使铀—235裂变产生的碎片,穿透有机高分子塑料薄膜,然后通过适当的化学试剂蚀刻,即可把薄膜上的通道变成圆柱状微孔。利用重离子加速器辐照产生核孔膜,兼具孔径均匀、孔径大小可控、过滤速度较高、截流特性好、化学稳定性好等特性。“这种膜可以更高效地服务于医药、食品饮料、化工、电子、能源及环保等领域。”近代物理研究所副书记袁平说。
 
  目前,美国、日本、欧盟等国家和地区药典上规定,大输液器上的过滤膜都是各种规格孔径的核孔膜,国外很多生物检测都需要用到核孔膜。不仅如此,在纯生啤酒的生产工艺中,使用核孔膜过滤也已经成为国际通行标准。
 
  在医药行业,各种针剂生产以及输液器的制备中,核孔膜可用于去除各种微粒、细菌等,还可用于血液的过滤、检测癌细胞、测定红细胞变形能力以及微生物的分离纯化。在食品饮料工业中,微孔滤膜过滤技术普遍用于酒类、饮用水、茶饮料、果汁等的澄清和除菌过滤,代替离心用于分离,代替热处理用于杀菌,并能有效降低生产过程中的能耗。
 
  据悉,目前,近代物理所已经新建了核孔膜辐照生产终端,开展了PET(涤纶树脂)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)、PI(聚酰亚胺)、云母等材料的辐照和蚀刻试验,与企业签订了精密输液器合作协议,使企业近三年销售收入增加3倍,2014年达到1.5亿元。
 
  围绕创新链部署产业链。“卧龙”之上,近代物理所的科研成果正逐渐走出实验室,去到国计民生最需要的地方。科研人员正把科技文章写到祖国的大地上。

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