近期，南華大學核科學技術學院/先進核燃料循環化工研究中心陳立豐博士帶領其研究團隊在釷/鐳分離方面取得系列重要進展。相關成果以《Efficient separation of radium from natural thorium using a mesoporous silica-supported composite resin with sulfonic acid groups for the acquisition of targeted α-nuclides212Pb》《Preparation and characterization of a mesoporous silica?based copolymer loaded with bis(2?ethylhexyl) phosphate for the efficient separation of trace radium from natural thorium》《Method and mechanism for efficient radium isolation from bulk thorium based on anion exchange》相繼發表。其中有兩項成果發表在國際Top期刊Chemical Engineering Journal上（中科院一區，IF：13），一項發表在專業領域高水平期刊Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry上（中科院3區）。
212Pb是為數不多的可應用于惡性腫瘤靶向α放射性治療（TAT）的核素，在前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌治療方面具有重要應用。然而，跟其它TAT核素一樣，制約212Pb藥物研發及臨床應用的一個關鍵因素就是供應嚴重不足。考慮到212Pb是232Th的衰變子體之一，如果能開發從天然釷中高效提取212Pb的方法和技術，則有望從根本上解決212Pb供應不足的瓶頸問題。圖1為天然232Th的衰變鏈。根據計算，232Th僅需50年左右時間即可達到長期平衡。在長期平衡狀態下，1000 t232Th中包括212Pb和228Ra等在內的各核素均可以達到109 Ci，這個量預估幾乎可以滿足全世界對212Pb的研究和應用需求。
圖1 232Th和232U的衰變鏈
然而，要實現對天然釷中212Pb的有效分離利用，首要和關鍵在于如何從天然釷中實現極微量228Ra和224Ra的分離制備。針對大量釷中極微量鐳的分離，陳立豐博士指導學生通過對釷和鐳的物化性質進行深入研究和分析，由此針對性設計和開發了三種用于釷/鐳分離的高性能功能材料，可分別應對于低酸低釷、低酸高釷和高酸高釷的靈活工況。基于離子交換色層和萃取色層手段，研究團隊以226Ra作為示蹤核素，最終驗證了所提出的分離方法的有效性和可靠性。在釷/鐳質量比達到7個數量級的情況下，依然能實現釷和鐳的高效分離，226Ra的化學回收率可以達到95%以上，鐳溶液中釷的去污因子大于105，分離時間則可以控制在3 h內完成。基于所開發的釷/鐳分離技術，目前已申報國家發明專利1項。研究成果預期將為我國今后212Pb的規模化制備和應用提供重要的實踐和理論參考。
圖2 （a）釷和模擬元素Ba的分離；（b）232Th和226Ra的分離
圖3 量子化學計算分析吸附機理
南華大學核科學技術學院學生何學翔、唐景為論文第一作者，陳立豐博士為論文通訊作者。上述工作得到了國家同位素工程技術研究中心開放課題、湖南省自然科學青年基金、湖南省科技人才托舉工程項目、衡陽市“小荷”科技人才項目以及國家科技部青年科學家項目的支持。
論文1：DOI: 10.1016/j.cej.2024.150022
論文2：DOI: 10.1007/s10967-024-09607-2
論文3：DOI: 10.1016/j.cej.2024.154283
責任編輯 于航
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