淺淡碳—14的應用與市場情況

孫志中　陳云明　羅寧　吳建榮　張勁松

【摘 要】14C作為示蹤劑，具有方法簡單、易于追蹤、毒性小、準確性和靈敏性高等特點，廣泛地應用在疾病診斷、新藥開發、化學、環境保護等領域。本文介紹了14C的應用情況、市場需求和供應情況。中國核動力研究設計院在國內首次建立了14C干法提取制備工藝，制備出了高比活度Ba14CO3產品，打破了國外對高比活度14C核素供應的壟斷，可緩解國內14C緊缺狀態，帶動相關領域發展，具有顯著的經濟和社會效益。

【關鍵詞】14C；Ba14CO3；疾病診斷；藥代動力學；PM2.5

中圖分類號： R969.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0240-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.110

Brief Review of Applications and Market Prospects of Carbon-14

SUN Zhi-zhong1，2 CHEN Yun-ming1，2 LUO Ning1，2 WU Jian-rong1，2 ZHANG Jin-song1，2

（1.Nuclear Power Institute of China，Chengdu Sichuan 610005，China；

2.Sichuan Engineering Research Center for Raidoactive Isotope，Chengdu Sichuan 610005，China）

【Abstract】With the characteristics of easiness to use and track，low toxicity，high precision and sensitivity，14C has been widely used as tracer for the diagnosis of diseases，drug development，chemistry，environmental protection etc.In here， we discussed its applications，market demands and supplies.Nuclear Power institute of China for the first time has established the dry extraction process of 14C in China and prepared Ba14CO3 with high specific activity.This broke up the control of 14C radionuclide with high specific activity by foreign monopolies， also， it will alleviate the shortage of 14C in China and promote the development of related fields.All in all，it will have significant positive economic and social effects.

【Key words】14C；Ba14CO3；Disease diagnosis；Pharmacokinetics；PM2.5

0 前言

14C是碳元素的一種放射性同位素，于1940年首次被美國勞倫斯伯克利國家實驗室發現，半衰期約5730年，衰變方式為β衰變，射線最大能量156keV。14C半衰期長，射線能量較低，其作為示蹤劑，具有方法簡單、易于追蹤、毒性小、準確性和靈敏性高等特點，在研究物質分布、揭示反應機制、闡明遷移過程、醫學臨床診斷等方面扮演著重要的角色，已廣泛地應用在疾病診斷、新藥開發、工業、農業等諸多領域。

1 14C的主要應用

1.1 幽門螺桿菌檢測

幽門螺桿菌（Hp）是一種革蘭氏陰性菌，主要分布在胃粘膜組織中，可引起多種胃病，包括胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、非潰瘍性消化不良、胃癌等。67%-80%的胃潰瘍和95%的十二指腸潰瘍是由幽門螺桿菌引起的。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構將幽門螺桿菌列入一類致癌物清單。因此，檢測幽門螺桿菌已經成為現代消化道疾病診斷的重要項目。

14C呼氣試驗（14C-UBT）的原理是當14C標記的尿素膠囊進入胃內時，如果存在Hp，其產生的尿素酶迅速催化14C尿素水解生成氨和14CO2，后者吸收入血液經肺呼出，收集呼氣標本并測量14CO2，即可判斷Hp感染的存在。14C呼氣試驗（14C-UBT）以安全、準確、快速、無痛、無創傷、無交叉感染等優點，被國內外專家一致推薦為診斷Hp的金標準，在國內外已被廣泛推廣應用[1]。

1.2 藥代動力學研究

藥代動力學是研究藥物在體內的吸收、分布、代謝和排泄過程及其變化規律的一門科學，在新藥研究和臨床用藥個體化過程中發揮著巨大作用。

14C作為示蹤劑用于藥代動力學研究具有如下特點：（1）碳是構成有機物的三大重要元素之一，14C標記化合物產品種類多；（2）碳原子半徑小，對藥物性質影響?。唬?）14C射線能量低，毒性小，使用安全簡便。所以14C與其他放射性核素進行藥代動力學研究相比，具有明顯優勢，14C標記化合物已經被證實是藥代動力學研究中必不可少的工具，在新藥開發中發揮著重要作用[2]。

1.3 化學反應機理研究

14C應用于很多復雜的化學反應過程機理研究，是一個極其重要的識別工具。比如：用H2和CO合成烷烴，以14C標記的乙醇混入原料中，結果發現除甲烷外，其他碳鏈較長的烷烴均含有14C，說明這些烷烴是通過CO和乙醇加成反應生成的[3]。

1.4 環境保護

PM2.5指環境空氣中直徑小于等于 2.5微米的顆粒物，PM2.5的含量多少和環境污染有密切聯系。當前，我國環境保護部門常用PM2.5的數值多少來衡量當地空氣的質量，所以PM2.5的檢測技術非常重要。β射線吸收法具有自動、連續監測的特點，在大氣環境監測中有著廣泛應用。14C用于PM2.5檢測的基本原理是：將PM2.5收集到濾紙上，當14C釋放的β射線穿過濾紙和顆粒物時由于被散射而衰減，衰減程度與PM2.5的重量成正比。根據射線的衰減即可計算出PM2.5的含量[4]。

2 市場需求

2.1 幽門螺桿菌檢測

據報道，全球50%、中國60%以上的人口感染幽門螺旋桿菌，初步估計僅中國感染人數就約8億。中國每年接受診斷的人口超過1000萬人，目前國內很多單位都已將14C-UBT列入常規體檢項目，隨著人們生活水平和健康意識的提高，幽門螺桿菌檢測人次每年都在快速增長。

2.2 14C標記化合物

14C產業鏈涉及的單位包括14C前體化合物專業制備與標記公司、研究單位和使用單位等，達300家以上。美國多數小分子藥物在I-III期臨床階段，必須有一次使用14C標記做藥代動力學試驗，幾乎所有大的制藥公司都有一個14C標記部門，隨著人類基因圖譜的測試完成和生物醫藥技術的快速發展，14C用量將逐年增加。

我國新藥研究與開發也已經逐步走上規范化和科學化的軌道，創新藥物研發得到快速發展，對14C標記化合物的需求正在逐步增加。近年來，我國藥品評審中心公布“藥物非臨床藥代動力學研究技術指導原則”和國家農業部出臺的新農藥研發政策都推薦和支持14C標記化合物應用于藥代動力學研究，國內14C用量也是快速增長。

2.3 PM2.5檢測儀

2012年2月，國務院發布《環境空氣質量標準》，首次增加了“PM2.5”監測指標。2014年4月，國務院辦公廳發布《大氣污染防治行動計劃實施情況考核辦法》，空氣質量改善目標完成情況以各地區細顆粒物（PM2.5）或可吸入顆粒物（PM10）年均濃度下降比例作為考核指標?？梢钥闯?，國內對PM2.5等超細顆粒物監測的市場需求正大幅提升。“十三五”期間，國家將繼續布局PM2.5監測站點，預計PM2.5檢測儀市場規模將大幅擴大。

3 14C供應情況

14C的生產通常是以含氮化合物為原料，在反應堆中經熱中子輻照后由14N（n，p）14C反應生成放射性核素14C，再經過提取、吸收、化學轉化等工序制備出穩定的Ba14CO3固體化合物。全球大部分Ba14CO3曾由加拿大NRU反應堆生產，但自2009年加拿大NRU反應堆因故障中斷生產后，市場上出現了14C供應危機，目前只有俄羅斯MAYAK公司的反應堆提供少量Ba14CO3，供應極不穩定，藥物研究標記不得不盡量使用3H、32S或13C等來代替，同時靠存貨和俄羅斯的小批量供應來維持市場的迫切需求。

短期內全球范圍內的Ba14CO3供應危機不會有明顯改善。國內深圳市中核海德威生物科技有限公司、無錫貝塔醫藥科技有限公司、上海啟甄環境科技有限公司等多家企業都面臨14C緊缺困境，嚴重影響了相關產業發展。中國核動力研究設計院已經在國內建立了14C干法提取制備工藝， Ba14CO3產品純度高，比活度大于53Ci/mol，打破了國外對高比活度14C核素供應的壟斷，可緩解國內14C緊缺狀態，帶動疾病診斷、新藥研發、科學研究領域發展，具有顯著的經濟和社會效益。

【參考文獻】

[1]Marshall BJ，Surveyor I.Carbon-14 urea breath test for the diagnosis of campylobacter pylori associated gastritis[J].Journal of Nuclear Medicine，1988，29（1）：11-13.

[2]Yihua E.Y，Caroline N.W，Narayana I.N.Absorption， metabolism，and excretion of [14C]ponatinib after a single oral dose in humans[J].Cancer Chemother Pharmacol，2017，79：507-518.

[3]王文珍，程鵬.放射性核素及其應用[J].大學化學，2004，19（2）：32-35.

[4]羅歡.PM2.5現狀及其檢測技術[J].施工技術，2016，35：238-239.