北京师范大学：放射化学实验防护及应用实例-服务案例-高校虚拟教学仿真软件

北京师范大学“放射化学实验防护及应用实例”于2019年获批国家级一流本科课程。

实验目的

近年来，随着我国“创新驱动发展”策略的推动，核化学与放射化学在国家战略安全、核能可持续发展、公众健康、绿色环境等方面发挥着日益重要的作用。

由于放射性物质可危害人体健康，需要在特殊防护环境中进行相关操作，因此正确的防护知识是安全开展放射化学实验的必要前提。放射性防护操作是一门系统科学，一方面，要求实验者在实验前充分了解并掌握相关辐射防护的基本知识和规范操作；另一方面，要求实验者尽可能采用预先“冷实验”的方法逐步熟悉实验流程，最终做到准确、快速、安全地进行放射化学操作。

基于放射性药物的核医学影像技术，可利用单光子计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET），在分子水平实现对疾病及相关病理进程的无创、可视化诊断，在临床精准医学及个性化治疗中发挥着重要作用。

本项目选取核医学实际应用中最有代表性的2个核素——锝[^99mTc]和氟[¹⁸F]的标记方法和防护措施，利用虚拟仿真技术，模拟放射化学实验及防护的仪器和环境，构建了高度仿真、无辐射危害的安全实验环境，学生可通过人机互动和可视化操作，结合真实情景视频，自主完成学习过程。

实验原理

（1）放射性防护的基本原理

外照射防护的三原则包括时间防护、距离防护和屏蔽防护。可根据射线的基本性质（种类及能量大小）选择合适的防护用品与设备。

（2）单光子核素——锝[^99mTc]的标记原理

锝[^99mTc]（衰变方式：IT，半衰期T_1/2=6.02h，E₉=141keV）是临床应用厂泛的草光子诊断核素，被为核医学的“战马”。由钼锝核素发生器淋洗得到正七价高锝酸钠，其在还原剂的作用下，被还原至低价态并与相应的配体形成稳定的配合物。

单光子核素锝[^99mTc]配位标记（以锝[^99mTc]甲氧异腈为例）

（3）正电子核素——氟[¹⁸F]的标记原理

氟[¹⁸F]（衰变方式：b+，半衰期T_1/2=110min，湮灭辐射E_g=511keV）为加速器制备的正电子核素，通过湮灭辐射产生两个方向相反的g光子，正电子发射断层扫描影像技术可在分子水平可视化地定量反映疾病的发生、发展过程。通常情况下由回旋加速器制得氟[¹⁸F]阴离子，经过除水活化后与有机分子发生亲核取代反应，制得氟[¹⁸F]标记产物。