中科院近代物理所面向国民经济主战场实践录

■我们的记者倪思杰

在中国科学院现代物理研究所的地下，躺着一条“龙”——兰州重离子加速器。

现代物理研究所依托重离子加速器装置，充分发挥重离子束流不可替代的优势，解决重离子物理和重离子束应用领域前沿的重大科技问题，形成一个在世界上有重大影响的重离子科研中心。

“2011年，我们成立了一个专门的成果转化和产业化部门，将在科研设备上得到验证和认可的技术和成果转化为企业。”现代物理研究所所长肖国庆表示，现代物理研究所已经开始规划适合产业化的高科技研发。

癌症治疗:“可以治愈大象”

"我们，加速器，可以治疗大象的癌症."在兰州重离子加速器国家实验室，肖国庆指着一个像电脑一样的白色测试终端。在加速器中加速的重离子通过这个终端传送。

一般来说，如果重离子达到每个原子核400兆电子伏，它们可以达到30厘米的穿透力，可以治疗人体内的深部肿瘤。该加速器产生的重离子达到了每个原子核1000兆电子伏，穿透能力超过1米。

“癌症的光子放射疗法将杀死病人体内的正常细胞，副作用相对较大，而重离子，如定向爆破，将在特定深度‘爆炸’杀死癌细胞。”现代物理研究所副所长胡正国告诉记者。

重离子能量一般沉积在射程的末端，沿途对健康组织损伤小，有效杀死缺氧肿瘤细胞，对人体深部肿瘤进行精确治疗，治疗时精确定位和确定剂量，减少患者因治疗剂量小和不需要辅助药物而带来的痛苦。

自1993年以来，现代物理研究所一直在进行用重离子治疗癌症的基础研究。2006年，他们成功开发了中国首个浅表肿瘤重离子治疗终端，并与医疗机构合作开展人体浅表肿瘤临床治疗试验。2008年12月，现代物理研究所利用兰州重离子加速器冷却储存环提供的高能重离子束，建立了一个用于深部肿瘤的重离子治疗的深终端。

这些使中国成为世界上第四个实现重离子临床癌症治疗的国家，也创造了一个具有1000亿元市场前景的国产大型高端医疗设备品牌。目前，现代物理研究所已收治213例患者，其中浅表肿瘤103例，深部肿瘤110例，治疗效果良好。自2012年以来，两个独立的重离子医疗示范装置已在甘肃省兰州市和武威市建成。预计武威设备将能够在今年年底进行临床试验。

育种:“赵”千万新品系

在现代物理研究所，大部分研究人员集中在基础物理和应用物理，而陈是微生物学方面的工程科学家。他在这里是因为有了重离子加速器的“金刚钻”，现代物理研究所接管了另一项“瓷器活动”——育种。

21世纪初，粮食和燃料之间的竞争让科学家们把注意力集中在甜高粱上，这是一种“被忽视的”非粮食作物。时任现代物理研究所所长詹提出，要针对国家能源战略需求，发展非粮可再生能源，发展循环经济产业链，确保国家粮食安全。

很快，重离子加速器的新功能被开发出来。根据育种目标，我们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和资源植物进行诱变和改良，以提高品种的产量、抗逆性和重要代谢产物的含量现代物理研究所微生物研究室主任陈告诉记者。

2006年3月，植物育种研究小组用不同剂量的重离子束辐照甜高粱种子。经过育种，获得了一种生长周期短、农艺性状优良的突变材料。通过稳定性观察、比较试验、区域试验和生产试验，于2013年通过甘肃省品种审定委员会的品种鉴定，被命名为“金田1号”，具有高产、优质、抗逆性强的特点。

2013年，甜高粱平均亩产量超过6吨，民勤县达到9吨以上，最高亩产量超过10吨，亩产纯收入达到玉米的两倍以上。目前，甜高粱已推广种植120多万亩，重点发展青贮饲料，支持水产养殖、燃料乙醇(酒)生产和β-葡聚糖生产。

这不是唯一的结果。近年来，通过重离子辐照，还培育出“龙符2号”小麦、“东华曹霞”、“祁龙3号”、“党微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1000个新品系和突变材料。

核孔膜:“冲击”膜材料的新世界

除了癌症治疗和育种，现代物理研究所还利用兰州重离子加速器独立开发了核孔膜材料。

“核孔膜”的全称是“核径迹蚀刻微孔膜”，也称核微孔膜、重离子微孔膜等。它是微孔家族中独一无二的重要成员。传统的方法是利用核反应堆中热中子裂变铀-235产生的碎片穿透有机聚合物塑料薄膜，然后通过适当的化学试剂蚀刻，从而将薄膜上的通道变成圆柱形微孔。重离子加速器辐照产生的核孔膜具有孔径均匀、孔径大小可控、过滤速度快、截留特性好、化学稳定性好等特点。这种膜可以更有效地用于医药、食品和饮料、化学工业、电子、能源和环境保护等领域现代物理研究所副所长袁平说。

目前，美国、日本、欧盟等国家和地区的药典规定，大型输液器上的过滤膜为各种孔径的核孔膜，国外的许多生物试验都需要核孔膜。此外，在纯生啤酒的生产过程中，使用核孔膜过滤也已成为国际标准。

在制药工业中，在各种注射剂的生产和输液装置的制备中，核孔膜可用于去除各种颗粒、细菌等。也可用于血液过滤、癌细胞检测、红细胞变形性测定和微生物分离纯化。在食品饮料行业，微孔膜过滤技术广泛应用于酒精、饮用水、茶饮料、果汁等的澄清和除菌过滤。，代替离心进行分离，代替热处理进行灭菌，并能有效降低生产过程中的能耗。

据悉，目前，现代物理研究所已建成一个新的核孔膜辐射生产终端，对聚酯树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺、云母等材料进行了辐射和蚀刻测试，并与企业签订了精密输液器合作协议，使企业销售收入在过去三年中增长了两倍，2014年达到1.5亿元。

围绕创新链部署产业链。在卧龙之巅，现代物理研究所的科研成果正逐步走出实验室，走向国民经济和人民生活最需要的地方。研究人员正在撰写关于祖国的科学文章。

《中国科学日报》(第四版综合版，2017年8月28日)