聶小琴（右二）帶領學生做實驗。受訪者供圖

不久前，西南科技大學教授聶小琴收到了一個來自大洋彼岸的好消息，她所在團隊牽頭申報的“一種一體化核醫療放射性廢水快速處理系統及應用方法”，在獲得我國的國家發明專利授權后，又獲得了美國專利商標局“國際發明專利”授權。這意味著這項由西南科技大學研發的方法不僅是國內首創，還填補了國際空白。

如今，該處理系統正在四川省綿陽市中心醫院核醫學科平穩運行。這也是由聶小琴團隊牽頭建立的國內首個核醫療廢液處理醫院現場示范工程中的一部分。在剛剛過去的2024年，該技術在四川省“揭榜掛帥”項目的支持下，共進行了三輪為期50天的系統熱試驗驗證，結果顯示，其廢液處理周期可從半年縮短至一天，出水放射性指標穩定達標。

瓶頸問題亟待破解

收到好消息后，聶小琴第一時間告訴了綿陽市中心醫院核醫學科副主任陳正國。因為該項目的最初緣起就是陳正國幾年前給聶小琴打的一個電話。

“癌癥已成為全球人類主要死亡原因之一，預計到2045年，全球每年新發癌癥病例將達到3100萬例。”陳正國告訴《中國科學報》，在此背景下，核醫學具有可實現早期診斷、分子影像、動態監控、精準治療等優勢，在癌癥的診療及預后判斷等方面發揮著獨特作用。然而，患者使用放射性藥物后的廢液處理難題嚴重制約著相關技術的使用。

以綿陽市中心醫院為例。該院對核醫療廢液的傳統處理方式是用“大罐子”(衰變池)收集起來，存放180天以上，等待其衰變完成后再排放。該方式為國內各大醫院所通用，但排放效率極低。受此限制，即便該院只設置了6張編制床位，仍不能滿負荷接診，導致很多患者無法及時接受治療。

就在陳正國為此瓶頸問題發愁時，他得知了聶小琴所在的核素綠色循環與環境效應團隊，深耕放射性廢液處理技術和工程化應用十余年，擁有多項專利技術。于是，他給聶小琴撥去了電話，詢問能否在提高核醫療廢液處理效率方面，替他“想想辦法”。

從“單打獨斗”到“各顯神通”

收到求助后，聶小琴馬上組織團隊查閱國內外相關資料，希望能找到現成的技術直接推薦給醫院。

查詢結果讓聶小琴“既遺憾，又興奮”。

“遺憾的是，在核醫學放射性廢液快速處理技術方面，國內外均處于行業技術空白狀態，沒有一種現成方法和材料能處理核醫學診療過程中產生的廢液。”聶小琴說，而令人興奮之處也在于此——這是一項事關人民安全健康、利國利民的挑戰。

2021年底，聶小琴帶領團隊來到綿陽市中心醫院地下室衰變池進行實地考察，并取樣分析，試圖研究和開發具有高效分離性能的核醫療廢液關鍵核素分離材料。經過8個月的篩選和摸索，他們在前期核燃料元件生產及核電站運行過程產生的廢液處理材料基礎上，進行了多輪優化改進，最終合成出對核醫學廢液中以碘-131為主的陰離子核素及以镥-177為主的陽離子核素等具有超高凈化性能的6種材料。

關鍵技術路線被打通的消息令各方激動，后續便開始全方位試驗。聶小琴聯合了清華大學、蘇州大學、中國工程物理研究院核物理與化學研究所、生態環境部核與輻射安全中心、綿陽市中心醫院等單位的科研人員，在四川省科技廳“揭榜掛帥”項目的支持下，開展核醫學廢液快速處理示范工程的“政-產-學-研-用”一體化技術攻關。

至此，聶小琴團隊的“單打獨斗”，變成了國內相關領域專家的“各顯神通”。

清華大學理論化學研發團隊通過機器學習的理論計算方法，對材料的配體進行進一步設計和優化;清華大學工物系核素分析團隊利用其優化后的人工智能輻射在線監測系統，實現核醫學廢液凈化系統放射性的實時測量;中國工程物理研究院核物理與化學研究所為核醫藥研發生產環境產生的放射性廢物提供準確源項信息，并為未來處理技術的規劃和制定提供指導……

醫療進步與生態保護和諧共生

經過十余年的耕耘，聶小琴主持研發的相關關鍵技術獲得2023年度國防科學技術進步獎二等獎。因近兩年在核醫學廢液處理技術方面取得重要進展，聶小琴獲得2024年中國核學會女科學家獎。

聶小琴表示，相關處理技術和裝置系統通過將傳統的“衰變-排放”工藝改進為“處理-排放”模式，將核醫療廢液的處理時間從180天縮短至1天，具有高效化、智能化、效益化等特點。

“與傳統活性炭、離子交換樹脂等廢液凈化材料不同，這套系統采用的是具有自主知識產權的新型核素分離纖維，核心分離材料的成本更低、吸附容量更高、循環利用次數更多、吸附穩定性更好，一用一備的工藝組合使得材料5年內不用更換，不會產生二次污染。”她說。

在了解該項目后，核醫學領域的戰略科學家認為聶小琴主持研發的技術大有可為。也正是在戰略科學家的推薦下，綿陽市游仙區政府主動來到西南科技大學對接技術的產業推廣工作。

目前，聶小琴團隊已申請“核醫療廢液快速處理技術”相關國家發明專利15項，其中3項核心專利得到授權，并獲得美國授權發明專利1項，這是現今國際上僅有的核醫療廢液處理技術授權專利。此外，聶小琴團隊還與國家生態環境部核與輻射安全中心合作，牽頭起草并立項核醫療廢液處理相關技術標準3項，已發布1項。

值得一提的是，就在2024年7月23日，四川省政府出臺《關于促進核醫療產業高質量發展的意見》，明確要大力發展自主可控的核醫療產業，以及與之配套的核環保產業。兩個月后，西南科技大學牽頭成立了全國核醫療放射性廢物處理技術創新聯盟。中國工程物理研究院核物理與化學研究所、生態環境部核與輻射安全中心等33家單位參與其中。聶小琴成為該聯盟的第一屆理事長。

“我們希望通過加大對放射性醫療廢物處理技術的研發投入，探索更加高效、環保、安全的處理方案，確保核醫療在快速發展的同時，也能有效控制潛在的環境風險，實現醫療進步與生態保護和諧共生。”聶小琴說。

目前，聶小琴團隊已經與北京協和醫院、四川省人民醫院、原子高科等多家醫院及核醫藥生產機構達成合作意向。

隨著國家“一縣一科(核醫學科)”計劃和“一帶一路”倡議的持續推進，“醫用同位素研發機構、放射性藥物生產單位、核醫學診療醫院都能運用這項技術，甚至其會成為核醫療/放射性藥物出口國的配套廢液處理關鍵技術”。聶小琴充滿信心地說。