稀土材料：醫療領域大放光彩

稀土材料作為一類金屬材料，擁有獨特的物理性質和化學性質。近年來，稀土材料在醫學領域的應用日益廣泛。

圖為廈門大學附屬第一醫院稀土生物醫學院士專家工作站實驗室。

日前，廈門市稀土光電功能材料重點實驗室與廈門大學醫學院、汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院通過多學科交叉合作，研發出基於稀土近紅外二區發光的前哨淋巴結轉移精準成像技術。該技術不僅能讓癌細胞更早被發現，還能在手術中精準定位癌細胞，為醫生“導航”。

從疾病早期診斷到精準治療，稀土材料正在助力醫療水準的進一步提升。

多種診療技術“強助攻”

稀土是元素週期表中鑭係（鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥）15個元素和21號元素鈧、39號元素釔共17個元素的總稱。一直以來，科學家不斷探索稀土元素的生物學效應。早在20世紀50年代，諾貝爾化學獎得主、美國化學家格倫·西奧多·西博格及其團隊就通過實驗驗證了某些稀土化合物的安全性，併發現它們對生物具有獨特效用。

稀土元素擁有特殊的電子層結構，能夠有效吸收和發射特定波長的光，從而能與其他類型材料結合，形成性能各異、品種繁多的新型光功能材料。這一特性為其在醫學影像學中的應用提供了理論支撐。同時，部分稀土離子具有良好的穩定性和與生物分子結合的能力，為相關藥物設計開闢了新途徑。

隨著稀土分離技術進步，自20世紀60年代以來，稀土元素開始應用於醫學領域。在醫學治療方面，以釓為基礎的造影劑廣泛應用，極大提高了圖像對比度和診斷準確性；含有銪的熒光探針，則被用於細胞追蹤和生物標誌物檢測；釤對於緩解骨轉移癌患者疼痛，也能起到顯著效果。

此外，稀土在提高生物醫用材料性能方面有得天獨厚的優勢。例如鈰摻雜的磷酸鈣可被用於骨骼修復，鑭係元素摻雜的二氧化鈦表面擁有優異的抗菌性能。不僅如此，陸續被發現的稀土化合物還具有一系列特殊藥效作用，可用於治療燒傷、炎症、皮膚病、血栓病等。

“在精準醫學免疫治療領域，稀土材料有廣闊前景。”廈門市稀土光電功能材料重點實驗室副主任朱浩淼介紹，利用稀土材料有望研發出像導彈一樣的靶向藥物。目前，該團隊正在研究採用稀土中的镥、釔等放射性同位素精準定位腫瘤細胞，再利用其放射性特質發射出高能粒子，定向殺死腫瘤細胞。

取得諸多研究成果

近年來，我國在稀土材料的診療應用方面取得諸多研究成果。

提高藥物的生物利用率、靶向定位準確度，以及降低毒副作用，一直是藥物載體領域的研究重點。基於稀土元素開發的多功能複合材料作為藥物載體，能精確控制藥物在體內的釋放，實現藥物緩釋，在提升疾病治療效果方面展現出較大潛力。

不久前，中國科學院福建物質結構研究所研究員盧珊、陳學元等研發出新型稀土奈米光學診療材料，在肺部感染小鼠模型中實現了非侵入性光學診療。研究人員介紹，這種新型材料採用獨特的富集—包覆策略，將數百個超小奈米顆粒封裝在介孔二氧化硅內核中，形成尺寸約220奈米的均勻、單分散性好、介孔負載量大的奈米雜化材料。其作為藥物載體更易遞送到肺部，提高了生物利用度。

此外，以活體熒光成像法替代癌症病理診斷使用的活檢樣本體外檢測技術，成為一種新型無創腫瘤病理診斷方法，受到臨床醫生青睞。其中，成像的關鍵一環離不開稀土。

稀土材料之所以能在成像方面表現突出，主要得益於其優異的光學特性、高穩定性、多功能性以及深組織穿透能力等。廈門大學附屬第一醫院核醫學科副主任醫師、教授陳皓鋆介紹：“稀土元素特別是某些稀土同位素，如镥-177，具有獨特的物理和化學性質，非常適合用於癌症靶向治療和成像。”

以上述基於稀土近紅外二區發光的前哨淋巴結轉移精準成像技術為例，該研究團隊負責人、中國科學院海西研究院廈門稀土材料研究中心研究員張雲介紹，他們研發的這種神奇的奈米探針並非一種針狀物體，而是一種化學合成物質。研究團隊利用近紅外Ⅱｂ區發光的稀土下轉換奈米顆粒作為發光元件，以腫瘤特異性靶點ＣＸＣＲ4的拮抗肽作為靶向元件，成功合成出新型近紅外Ⅱｂ區奈米探針。在臨床應用時，只需注射這種會發光的奈米探針，即可自動定位腫瘤；通過光學成像儀器，就能隔著皮膚和肌肉組織直觀清晰觀察到腫瘤的邊緣、細胞的遊走。

為了提升腫瘤靶向能力，陳皓鋆團隊嘗試利用稀土奈米材料多光譜發射的特性，設計合成多色、多指標腫瘤免疫微環境精準識別探針，開展奈米刀治療下腫瘤免疫微環境的多指標精準動態識別研究，實現對腫瘤免疫微環境的多層次多指標精準動態檢測。“目前，我們已經搭建了奈米刀治療平臺，正在推進後續基於稀土奈米探針的奈米刀消融治療誘發機體免疫效應動態識別研究。”陳皓鋆説。

加快推動應用落地

稀土材料在醫學領域的應用並非沒有挑戰。如何確保這些材料在人體內安全使用，避免潛在生物毒性和不良反應，是科學家們必須面對的問題。此外，稀土材料的提取和製造過程相對複雜，成本較高，這也限制了其在一些資源有限地區的普及。

推動更多安全可靠的稀土應用在醫學領域落地，無疑需要大量紮實的基礎試驗數據。為此，一些科研團隊及醫療機構紛紛佈局，致力於探索稀土在醫學領域的新用途，期望通過開發更多稀土新型材料，提升疾病診斷準確性與治療有效性。

2022年，長期從事無機化學研究的中國科學院院士洪茂椿與廈門大學附屬第一醫院合作成立中國稀土學會稀土醫學臨床研究中心，攜手開展醫工交叉創新合作，啟動稀土元素在醫學診療技術上的系列研究。

洪茂椿表示，稀土的獨特功能在生物醫學領域有著廣闊的應用前景，“我們希望研究出更多稀土離子或稀土化合物在生物體內的作用機理，用以開發醫用材料和藥物，實現疾病的精準診療。”

（記者 符曉波）