硼中子俘获治疗的进展及前景

硼中子俘获疗法(boron neutron capture therapy, BNCT)是一种可以选择性杀伤肿瘤细胞的放射疗法,硼(~(10)B)化合物携带剂注入人体后,会选择性富集于肿瘤细胞,与中子发生俘获反应,释放α粒子和~7Li粒子杀死肿瘤。BNCT以靶向治疗、低毒高效等优势成为了放射治疗领域的新型手段。从上世纪开始,硼中子俘获疗法已在世界各国崭露头角并逐渐发展起来,已经能够成功治疗脑胶质瘤、黑色素瘤等多种疾病。目前,BNCT面临着如何研发创新更高效的含硼药物,建立更为精确的硼剂量测量体系,以及医用中子源如何摆脱核反应堆等问题。本文对BNCT的原理、优势、进展以及所面临的问题进行简要综述与探究。     

用于硼中子俘获治疗的碳硼烷多肽衍生物

含碳硼烷多肽衍生物的设计和应用得到越来越多人们的关注，尤其是作为硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)硼携带剂用于治疗恶性肿瘤极具发展前景。BNCT利用¹⁰B与中子俘获反应，放出α粒子杀死肿瘤细胞。作为一种二元靶向疗法，其成功关键就是硼携带剂的靶向性和亲和力的效果，当前如何设计更高效的硼携带剂是BNCT发展的主要问题。多肽作为生物必需物质，增加其衍生物靶向性的同时被肿瘤特异性摄取，是含碳硼烷多肽化合物作为硼携带剂极大的优势。本文首次对已报导的含碳硼烷多肽衍生物进行分类总结，并评估作为硼携带剂应用于中子俘获治疗的发展潜力。对含碳硼烷多肽衍生物的总结，将为新一代硼携带剂设计用于中子俘获治疗发展提供研究动力。     

硼中子俘获治疗

硼中子俘获治疗(BNCT)的基本原理是应用热中子照射靶向聚集在肿瘤部位的^10B，^10B俘获中子后产生α粒子和^7Li，α粒子和^7Li杀灭肿瘤细胞而起到治疗作用。BNCT在临床上主要用于神经胶质瘤和黑色素瘤的治疗。文章主要对有关BNCT的基础及临床研究进行了简要综述，内容包括BNCT的基本原理、^10B在肿瘤细胞的聚集、中子源、实验研究现状以及BNCT面临的挑战与问题等。     

硼中子俘获治疗中硼浓度测量方法的研究进展

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是基于细胞水平的二元靶向新型放射疗法，其治疗机理是利用¹⁰B(n,ɑ)⁷Li^*的核裂变反应，产生的α和⁷Li粒子在细胞尺度内释放所有能量，选择性杀伤肿瘤细胞而对周围正常组织几乎没有影响。相比传统的放疗，BNCT具有精准靶向定位、高生物效应、短疗程的优势，是国际粒子治疗的热点。目前BNCT正在推行临床试验，在瘤内动态、定量监测含¹⁰B药物的硼浓度是实现BNCT“增效、减副”的关键要素。本文简要介绍了BNCT治疗原理，总结了BNCT治疗过程中含硼药物的多种监测方法，包括物理测量法、核测量法、化学测量法以及利用新型分子影像技术(如正电子发射断层成像、磁共振成像、光学成像等)原位、动态、定量监测的新方法，分析了各种方法的优势与局限性，并提出未来BNCT治疗过程中硼浓度精准监测的新发展方向，旨在实现BNCT精准治疗。     

硼中子俘获疗法治疗肿瘤的进展

叙述了国际上硼中子俘获疗法治疗肿瘤(BNCT)的历史、现状和今后的设想,重点描述了BNCT的基本原理和中子源装置,可供从事BNCT工作的同志们参考。     

硼中子俘获疗法治疗肿瘤及相关技术研究进展

介绍了硼中子俘获疗法（BNCT）治疗肿瘤的原理及特点,及其相关技术研究进展;从5个方面提出了建议,即寻求理想的核素化合物,研究精确的剂量测算体系,开发更合理的中子源,开发更好的硼携带剂,将BNCT与其它疗法结合以提高疗效。     

硼中子俘获治疗靶向硼携带剂4-硼-L-苯丙氨酸患者体内生物分布

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是二元靶向放射治疗方法，中子并不直接提供肿瘤治疗剂量，而是利用肿瘤靶向¹⁰B携带剂将¹⁰B(n, α)⁷Li俘获反应产生的剂量沉积于肿瘤细胞。因此了解血液、肿瘤组织和正常组织中¹⁰B携带剂的生物分布对于BNCT临床治疗是必不可少的。目前国际上BNCT临床主要使用4-硼-L-苯丙氨酸(4-borono-L-phenylalanine, BPA)为硼携带剂。本文简要总结了BPA的结构、理化特性、细胞摄取机制以及人体生物分布等数据，目的是支持和促进基于BPA的BNCT临床试验准备。     

BNCT中载能粒子对肿瘤细胞损伤效应的Monte Carlo模拟及分析

为更好地了解硼中子俘获治疗(Boron neutron capture therapy,BNCT)中载能粒子穿过单个细胞引起的生物学效应以及理解在细胞或亚细胞水平上的微观剂量分布,采用Monte Carlo程序模拟载能粒子在人体细胞中的输运过程,给出了α粒子垂直细胞表面入射时的射程分布、径迹结构及靶损伤情况,同时模拟分析了^10B位于细胞中不同位置时主要载能粒子(α粒子和^7Li离子)在细胞中能量沉积情况和相应的细胞损伤与存活情况,为BNCT的微剂量研究提供了初步的理论依据。     

超热中子辐射场的理论设计

为得到满足硼中子俘获治疗(BNCT)系统所要求的超热中子辐射场,利用清华大学试验核反应堆中子源,采用蒙特卡罗(MC)计算方法,设计了两种产生超热中子辐射场的工程理论方案,并对这两种方案进行了分析与对比.结果表明,方案1比方案2更具有优势,故确定方案1为BNCT系统最终设计方案.     

硼烷化合物的合成：从小硼烷分子到多面体硼烷

硼烷是一类重要的含硼化合物，包含反应性较高的小硼烷分子和较稳定的多面体硼烷化合物，广泛应用于能源、材料、医药，特别是作为硼中子俘获疗法(boron neutron capture therapy, BNCT)潜在的硼载体等领域。在一百多年的硼化学发展史中，合成新型硼烷化合物和优化硼烷合成方法始终是硼烷化学研究的重要组成部分。鉴于此，本文系统总结了从小硼烷分子到多面体硼烷以及碳硼烷的合成方法，提供了硼烷化合物的结构和核磁谱图，以期为对硼烷化学感兴趣的读者提供基础知识以及进一步促进改善硼烷化合物的合成方法和探索硼烷化合物的应用。     

MCNP计算含肿瘤Snyder修正头部模型的硼中子俘获治疗剂量

为得出硼中子俘获治疗(BNCT)中不同能量中子在含肿瘤Snyder修正头部模型内的深度-剂量曲线,籍以进一步理解BNCT原理,优化BNCT治疗中子源的能谱分布,本文利用MCNP模拟计算0.025 3 eV、1 eV、1 keV、10 keV、100 keV、1 MeV和混合能量的超热中子源在含肿瘤Snyder修正头部模型内的硼剂量、热中子剂量、超热和快中子剂量以及次级光子剂量组分的深度-剂量分布,并在此基础上得到总的相对生物学剂量的深度-剂量分布,以判断不同能量组中子源在BNCT中的优劣。结果表明,热中子头皮浅表处硼剂量高于肿瘤区硼剂量;快中子源硼剂量小,但其剂量组分中超热和快中子剂量过大;超热中子具有一定的穿透性,在脑深部肿瘤区形成了较高的硼剂量和总的相对生物学剂量。说明超热中子具有良好的BNCT治疗效果,热中子和快中子不适宜用于脑部BNCT治疗。     

Determinate the BPA in Biological Samples by Spectrophotometry

Boron neutron capture therapy (BNCT) is a new radiation therapy, of which clinical interest has focused primarily on the treatment of high-grade gliomas.At present, the most effective drug for BNCT is p-Boronophenylalanine（BPA), becouse it has little side effect and low toxicity, persisted longer in tumors compared with related molecules. The method of 3-Methoxy-Methylenimine H spectrophotometry was established to measure the concentration of ¹⁰B in biological samples. The biodistribution of the BPA was studied in normal mice.     

医院中子照射器中子束流出口处热中子注量率的测量

医院中子照射器是基于微型反应堆而设计的专门用于硼中子俘获治疗（BNCT）的核反应堆装置,其额定功率为30 kW。在堆芯相对两侧分别设有一条热中子束流和超热中子束流用于病人照射,在热中子束流内引出一条实验用热中子束流,用于瞬发γ法测量病人血硼浓度。本工作利用²³⁵U裂变靶和白云母探测片测量了热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子绝对注量率。结果显示,在30 kW额定功率运行时,热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子注量率分别为1.67×10⁹、2.44×10⁷和3.03×10⁶ cm^-2•s^-1。以上结果达到了BNCT设计要求,并能满足瞬发γ测量血硼浓度的要求。     

以三氯化硼为介质离心分离硼同位素

为了实现硼同位素的分离制备,采用气体离心法,以三氯化硼为工作介质进行离心分离研究。通过单机分离实验,对三氯化硼样品进行质谱分析,得到不同供料流量、分流比条件下的基本全分离系数,并在此基础上进行富集硼-10的离心分离级联计算。结果表明,以三氯化硼为工作介质离心分离硼同位素可行;三氯化硼的基本全分离系数可达1.08;使用30级矩形级联或60级相对丰度匹配级联一次分离可以获得丰度大于60%的硼-10同位素产品,二次分离可以获得丰度大于90%的硼-10同位素产品。该研究的开展可为离心法生产高丰度硼同位素产品提供参考。     

对-二羟基硼酰苯丙氨酸的99Tcm标记及其生物分布

对-二羟基硼酰苯丙氨酸(BPA)由于具有在肿瘤处富集的性质而用于硼中子俘获治疗(BNCT)。按文献方法合成了BPA,并用^99Tc^m对其标记,生成一种新的锝包合型螯合物BATO(Boronic acid adducts of technetium dioxime)配合物,并进行了^99Tc^m-DMGBPA配合物在小鼠体内的生物分布研究。实验结果表明,^99Tc^m-DMGBPA可以选择性富集在肿瘤处,并且清除较慢,在肿瘤中的放射性活度明显高于肌肉和心、肺、血液等组织。随着时间的延长,肿瘤／正常组织的摄入比在不断增加。最大值出现在摄入后4h,这时的R(肿瘤／肌肉)为6．0,R(肿瘤／血液)为4．5,R(肿瘤／心)为6．0,R(肿瘤／肺)为3．0,R(肿瘤／肝)为0．41,R(肿瘤／肾)为0．134。通过分子轨道理论计算推测了^99Tc^m-DMGBPA配合物可能的结构。     

硼中子俘获疗法在医疗船上的应用与可行性设计研究

硼中子俘获疗法（BNCT）是一种能选择性地阻击癌细胞的生物靶向放射治疗方法,该治疗方法在医疗船上的应用设想是基于IAEA癌症关怀项目,旨为非洲等发展中国家提供癌症医疗援助及其他医疗服务。本文介绍了医疗船的中子照射治疗模块,该模块以国内已建成的医院中子照射器-1型（IHNI-1）为设计原型,根据船用反应堆的特殊环境和工况要求,对反应堆水池的外形、屏蔽材料的选型、堆本体系统和设备的结构以及中子照射治疗模块的总体布置进行设计优化。分析表明该设计理念和方案具备一定的开发价值和应用可行性。     

Monte Carlo optimization of an epithermal neutron flux monitor for BNCT

An epithermal neutron (0.5 eV < E_n < 10 keV) flux monitor developed for boron neutron capture therapy (BNCT) was optimized by Monte Carlo simulations. Based on this optimization study, the optimization results for each component of the epithermal neutron flux monitor were obtained. The simulation results indicated that the epithermal neutron flux monitor with optimal configuration was more efficiently applicable to precisely measure the epithermal neutron fluxes of BNCT neutron sources.