近日，南华大学核科学技术学院殷祥标教授团队在国际权威期刊Chemical Engineering Journal (中科院一区TOP, IF= 13.2) 发表题为“Advanced functional polymer silica microspheres for efficient separation of lutetium from ytterbium in nuclear medicine applications”的最新研究成果。该研究面向核医学与放射性药物制备中关键医用同位素分离纯化的难题，设计并构建了一种基于高分子功能化的二氧化硅复合高效柱分离材料，为医用同位素镥-177(177Lu)的高纯制备提供了新的技术路径，也为关键医用放射性核素分离材料的开发提供了新的研究思路。
177Lu是一种半衰期适中、兼具β粒子治疗和γ光子显像能力的重要医用核素，已广泛应用于靶向放射性核素治疗，特别是在神经内分泌肿瘤、前列腺癌等疾病治疗中展现出良好的临床应用前景。当前，177Lu的制备主要依赖直接法和间接法。相比直接法，间接法通过176Yb(n,γ)反应生成177Lu，具有较高比活度和较少副产物生成等优势，但其核心瓶颈在于如何高效分离母体核素176Yb及其产物177Lu。由于镧系收缩效应两者化学性质高度相似，且实际体系中176Yb /177Lu质量比可高达105:1，传统分离材料普遍存在选择性不足、回收率低和难以适应工程化应用等问题。
为解决上述难题，研究团队开发了高分子功能化的二氧化硅复合微球新型分离材料(HDEHP@SiO2-P)。该材料采用真空浸渍方式将双(2-乙基己基)磷酸酯(HDEHP)引入二氧化硅-聚合物复合微球中，形成具有较高机械稳定性、快速吸附动力学和良好选择性的分离介质。材料表征结果表明，HDEHP@SiO2-P微球保持了良好的球形结构，HDEHP在载体表面及孔道中分布均匀，并在酸性介质中表现出较高稳定性。
图1 .基于 HDEHP@SiO 2 -P 高效柱吸附材料 色谱 分离 Yb /Lu 结果
在吸附实验中，HDEHP@SiO2-P对Lu3+和Yb3+均表现出较快的吸附动力学和较高的吸附容量，其中对Lu3+的亲和性始终高于Yb3+。在pH 1条件下，镱/镥分离因子达到2.03。动态柱分离实验进一步显示，在优化条件下，当Yb3+/Lu3+摩尔比高达103:1时，材料仍能保持稳定分离效果，Lu3+回收率达到97.92%，化学纯度达到99.28%，最大理论塔板数达到4788.55，表现出优异的分离效率与抗基体干扰能力。
图2 . HDEHP@SiO 2 -P对Yb /Lu的吸附机理图
研究结合SEM-EDS、FT-IR、XPS及密度泛函理论(DFT)计算，对材料的选择性分离机制进行了系统分析。结果表明HDEHP分子中的P=O基团是与Yb3+和Lu3+发生配位作用的关键活性位点。理论计算进一步显示，HDEHP与Lu3+形成的复合结构结合能更低、稳定性更高，从分子层面证实材料对Lu3+的优先吸附与选择性分离能力。
该研究实现了从材料设计、界面配位调控到动态柱分离工艺优化的系统集成，突破了镥/镱(Yb/Lu)高化学相似性带来的分离限制，为无载体添加型177Lu医用同位素的高效制备提供了切实可行的新方案。该研究成果不仅为177Lu等重要医用核素的大规模、高纯度制备奠定了材料与工艺基础，也为其他关键医用放射性核素的分离纯化提供了有益借鉴。
