روز ملی فناوری هسته‌ای، فرصتی برای مرور افتخارات علمی و پژوهشی کشور و بزرگداشت تلاش‌های متخصصان و پژوهشگرانی‌ است که با وجود فشارهای بین‌المللی، مسیر استقلال علمی ایران را هموار کرده‌اند. در این روز، نه تنها از پیشرفت‌ها و نوآوری‌های داخلی پرده‌برداری می‌شود، بلکه جایگاه ایران در بین کشورهای دارای فناوری صلح‌آمیز هسته‌ای نیز بیش از پیش برجسته می‌شود.

فناوری هسته‌ای به استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق، پزشکی، کشاورزی و صنایع مختلف اشاره دارد و یکی از مهمترین کاربردهای آن «تولید برق» است که از طریق شکافت هسته‌ای انجام می‌شود. در این فرایند، هسته‌های سنگین مانند اورانیوم شکافته می‌شوند و انرژی زیادی تولید و برای تولید برق استفاده می‌شود.

در حوزه پزشکی، فناوری هسته‌ای برای تشخیص بیماری‌ها با استفاده از رادیوایزوتوپ‌ها و همچنین درمان برخی بیماری‌ها مانند سرطان کاربرد دارد. در کشاورزی، این فناوری برای بهبود تولید محصولات و کنترل آفات به کار می‌رود. فرایندهای اصلی این فناوری به زبان ساده به این صورت است:

شکافت هسته‌ای: در این فرایند، هسته‌های سنگین مانند اورانیوم شکافته می‌شوند. وقتی هسته‌ها شکافته می‌شوند، انرژی زیادی آزاد می‌شود. این انرژی به گرما تبدیل می‌شود و سپس برای تولید برق از آن استفاده می‌شود. در نیروگاه‌های هسته‌ای، این انرژی گرمایی باعث حرکت توربین‌ها می‌شود که در نهایت برق تولید می‌کند.

پرتو دهی برای پزشکی: در پزشکی، از تابش‌های هسته‌ای برای تصویربرداری و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. برای مثال، در تصویربرداری پزشکی، از رادیوایزوتوپ‌ها (مواد رادیواکتیو) استفاده می‌شود تا تصاویر دقیق از بدن ایجاد شود و پزشکان بتوانند بیماری‌ها را شناسایی کنند. در درمان سرطان، از تابش‌های هسته‌ای برای تخریب سلول‌های سرطانی استفاده می‌شود.

استفاده در کشاورزی: در کشاورزی، از فناوری هسته‌ای برای بهبود عملکرد گیاهان و مبارزه با آفات استفاده می‌شود. مثلاً بذرها را با تابش هسته‌ای پرتو دهی می‌کنند تا مقاومت آنها در برابر بیماری‌ها یا شرایط سخت محیطی بیشتر شود.

تصفیه آب: در این فرایند، از تابش‌های هسته‌ای برای پاکسازی و تصفیه آب استفاده می‌شود. این روش می‌تواند میکروب‌ها و مواد آلاینده را از آب حذف کند و آن را برای مصرف انسان سالم‌تر کند.

تولید سوخت هسته‌ای: برای استفاده در راکتورهای هسته‌ای، نیاز به سوخت هسته‌ای داریم. این سوخت معمولاً از اورانیوم یا پلوتونیوم است که باید به دقت آماده و پردازش شود. این سوخت در راکتورها برای تولید انرژی استفاده می‌شود.

با توجه به کاربردهای وسیع فناوری‌های هسته ای در خرداد سال ۱۴۰۱ توافق‌نامه همکاری مشترک میان معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری و سازمان انرژی اتمی ایران، با اهدافی چون حمایت و بهره‌مندی از ظرفیت شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور در زنجیره ارزش صنعت هسته‌ای در راستای توسعه محصولات و خدمات تخصصی و تجاری‌سازی دستاوردهای پژوهشی، همکاری و مشارکت در توسعه کاربرد فناوری‌های مرتبط با صنعت هسته‌ای و ارتقای کارکردهای نظام نوآوری و فناوری در بخش علوم و فنون هسته‌ای به امضا رسید.

محور کلی این توافق‌نامه مبتنی بر «تعریف پروژه‌های کلان دانش‌‎بنیان تقاضامحور و مساله‌محور برای رفع نیازهای صنعت هسته‌ای به‌ویژه نیازهای ارزبر، گلوگاهی و راهبردی با استفاده از ظرفیت شرکت‌‎های دانش‌بنیان، فناور و خلاق از طریق ایجاد کنسرسیوم‌های تخصصی دانش‌بنیان و فناور و پروژه‌های پیشران تعریف شده است.

مجموع ارزش پروژه‌های تعریف‌شده طی دوره چهار ساله به میزان هدف ۲۰ هزار میلیارد ریال و مجموع ارزش مشارکت در توسعه زیرساخت‌های فناورانه، مشارکت در یکی از صندوق‌های غیردولتی پژوهش و فناوری و حمایت از تحقیق و توسعه در مجموع ۱۲ هزار و ۵۰۰ میلیارد ریال تعیین شده است. پیگیری و اجرای زمینه‌های لازم برای پیشبرد اهداف توافقنامه، توسط کمیته راهبری و نظارت انجام می‌شود.

این توافق‌نامه سنگ بنایی برای حضور شرکت‌های دانش‌بنیان در عرصه توسعه صلح‌آمیز فناوری‌های هسته‌ای در حوزه‌های مختلف سلامت و کشاورزی شد.

دستاوردهای فناورانه هسته‌ای ایران

از مهمترین دستاوردهای فناوران کشور در حوزه فناوری‌های هسته‌ای، تولید رادیودارو است؛ رادیودارو، داروهایی هستند که در آنها مقدار کمی ماده‌ رادیواکتیو وجود دارد و برای تشخیص یا درمان بیماری‌ها استفاده می‌شوند.

رادیوداروها دارای عمر کوتاهی هستند، ضمن آنکه هر دوز این مواد دارویی در بازارهای جهانی به طور متوسط ۴ هزار دلار قیمت دارند که به دلیل اعمال تحریم علیه کشور و گران بودن آنها، امکان واردات آنها به کشور نیست، ولی با تلاش متخصصان آنها اکنون ایران صاحب دانش فنی ۵۰ نوع رادیودارو است و در سبد دارویی کشور در ۲۱۰ مرکز درمانی عرضه شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از جمله محصولات تولید شده در این زمینه می‌توان به این موارد اشاره کرد:

رادیوداروی تشخیصی۶۴Cu-DOTATATE

پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای وابسته به سازمان انرژی اتمی ایران موفق به تولید «رادیوداروی تشخیصی ۶۴Cu-DOTATATE برای تصویربرداری از تومورهایی با منشأ نورواندوکرین به روشPET» شده است.

رادیوداروهای مبتنی بر پپتید دارای مزایای زیادی هستند که آنها را به جذابترین رادیوداروها برای کاربردهای ترانوستیک تبدیل کرده است. یکی از ارزشمندترین این رادیوداروها، رادیوداروی تشخیصی ۶۴Cu-DOTATATE است که برای تصویربرداری از تومورهای با منشأ نورواندوکرین و متاستازهای احتمالی ناشی از آن به روش PET مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رادیودارو با نام تجاری Detectnet دارای مجوز FDA برای استفاده در بیماران است و علیرغم قیمت بسیار بالای نمونه خارجی این رادیودارو، به دلیل نیمه عمر نسبتا پایین رادیوایزوتوپ مس-۶۴ امکان وارادات آن به کشور وجود ندارد.

تهیه و ارزیابی رادیوداروی ۶۴Cu-DOTATATE با موفقیت در پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای سازمان انرژی اتمی ایران انجام شد و آزمایشات پیش بالینی آن با موفقیت به انجام رسید.

رادیوداروی پپتیدی تشخیصی نوین ۶۴Cu-PSMA 

رادیوداروی پپتیدی تشخیصی نوین ۶۴Cu-PSMA به‌منظور تشخیص هدفمند و پیگیری درمان سرطان پروستات متاستاتیک از دیگر دستاوردهای محققان کشور است.

سرطان پروستات شایع‌ترین سرطان بدخیم در مردان است و تشخیص زودرس سرطان پروستات در مراحل اولیه می‌تواند با بهبود کامل بیمار همراه باشد و از هزینه‌های آتی این بیماران جلوگیری کند. رادیوداروی ۶۴Cu-PSMA به طور هدفمند آنتی ژن غشایی پروستات را هدف قرار می‌دهد و در خط مقدم تحقیقات دارویی برای تصویربرداری و کاربردهای درمانی سرطان پروستات قرار دارد.

این محصول برای نخستین‌بار با موفقیت در کشور و در مقیاس بالینی تولید شده و فاقد نمونه مشابه داخلی بوده و در مرحله اخذ کمیته اخلاق در پزشکی جهت انجام مطالعات بالینی است. تا به امروز، تنها چند کشور محدود از جمله ایالات متحده، آلمان و هلند موفق به تولید و بهره‌برداری از این رادیودارو شده‌اند و قیمت هر دوز این نوع از رادیوداروها در اروپا و آمریکا حدود ۳ تا ۵ هزار دلار است که با توجه به تولید داخلی قیمت هر دوز آن معادل ۸ تا ۱۰ میلیون تومان در مقیاس صنعتی است که بسیار مقرون به صرفه خواهد بود.

تشخیص تومورهای مغزی با تولید رادیوداروی درمانی۱۷۷Lu-CXCR۴

یکی دیگر از دستاوردهای پژوهشگاه فناوران هسته‌ای کشور رادیوداروی درمانی ۱۷۷Lu-CXCR۴ به منظور درمان بالینی هدفمند متاستازهای سرطانی، بیان‌کننده گیرنده کموکاینی CXCR۴ برای تشخیص تومورهای مغزی در بیماران و تعیین درجه آن است.

کموکاین رسپتور ۴ (CXCR۴) در بیش از ۲۰ سرطان انسانی به شدت بیان شده است و ارتباط قابل توجهی با متاستازهای سرطانی دارد. به‌منظور درمان بیمارانی که تومور سرطانی در آنها تشخیص داده می‌شود، نیاز به رادیوداروی درمانی از CXCR۴ است. برای این منظور برنامه‌ریزی برای تهیه رادیوداروی درمانی ۱۷۷Lu-CXCR۴ با هدف از بین بردن سلول‌های توموری آغاز و مراحل بررسی‌های پیش بالینی آن با موفقیت انجام شد. پس از تولید و کنترل کیفی رادیودارو و انجام بررسی‌های حیوانی نتایج به دست آمده مؤثر بودن رادیوداروی تهیه شده در مراحل مختلف درمان تومور را نشان داد. در حال حاضر برنامه‌ریزی برای انجام بررسی‌های بالینی رادیوداروی تشخیصی و درمانی رسپتور CXCR۴ در حال انجام است.

شکست انحصار تولید رادیوداروی تشخیص سرطان غدد لنفاوی

ماده مؤثره رادیوداروی تکنسیم ۹۹ تنها در اختیار امریکا قرار داشت و محققان یکی از شرکت‌های فناور با دستیابی به فرمولاسیون تولید آن امکان تشخیص دقیق سرطانی شدن غدد لنفاوی را برای پزشکان فراهم کردند و به گفته آنها این دستاورد می‌تواند کیفیت زندگی افراد مبتلا را بهبود بخشد.

ماده مؤثره رادیو داروی تشخیصی Tilmanocept یا تکنسیم۹۹؛ محصولی بسیار گران قیمت است که فناوری تولید آن تنها در اختیار شرکتی آمریکایی بود، اما اکنون فناوری آن در کشور بومی‌سازی شده و پیش‌بینی می‌شود در یک سال و نیم آینده به صورت رسمی وارد بازار شود.

سایز ذرات این محصول کمتر از ۱۰ نانومتر است و قابلیت حرکت در سیستم لنفاوی را دارد. این محصول در سازمان انرژی اتمی تبدیل به کیت شده و سپس در مراکز پزشکی هسته‌ای چند دقیقه پیش از این‌که به بیمار تزریق شود، توسط رادیوایزوتوپ تکنسیم-۹۹ نشان‌دار می‌شود. سپس به صورت مستقیم (داخل تومور) یا زیر جلدی (در قسمت لنفاوی) به بیمار تزریق می ‌شود.

این ماده مؤثره در سیستم لنف آغاز به حرکت می‌کند و نواحی دارای گیرنده‌های سلول‌های سرطانی در تصاویر اسکن مشخص می‎‌شوند و جراحان می‌توانند گره‌های لنفاوی درگیر تومورها و سلول‌های سرطانی را شناسایی و به صورت گزینشی آنها را خارج کنند.

اغلب جراحان برای جلوگیری از انتشار سرطان بخش مهمی از سیستم لنفاوی را حین جراحی همراه با توده اصلی از بدن خارج می‎‌کنند و این مساله عواقب جبران‌ناپذیری برای بیمار به همراه دارد، اما با تولید این محصول دیگر این عوارض متوجه بیماران نمی‌شود.

غدد لنفی عملکرد حیاتی در بدن دارند و با برداشت کامل آنها، کیفیت زندگی بیماران تحت‌الشعاع قرار می‌گیرد؛ از این رو در رادیوداروی تشخیصی که با نام تکنسیم ۹۹ به تولید رسید، قبل از جراحی به لنف تزریق می‌شود، از این طریق به پزشک نشان می‌دهد که کدام بخش از لنف درگیر سرطان شده و جراح همان ناحیه را از بدن خارج می‌کند.

برای درمان سرطان‌هایی مانند پستان، با عمل جراحی، حجم وسیعی از بافت سرطانی و غدد لنفاوی برداشته شده که منجر به عوارض بالایی برای بیمار می‌شود تا از این طریق ریسک متاستاز سرطان را کاهش دهند.

این داروی تشخیص که به نام ماده مؤثره رادیوداروی Technetiumیا (۹۹mTc) است، برای حل این معضل و از طرف دیگر تشخیص زودهنگام و دقیق بافت‌های سرطانی ساخته شده است.

تکنسیم ۹۹ جزء داروهای گران قیمت است که دانش فنی آن صرفا در اختیار کشور امریکا است و دور از دسترس عموم مردم دنیا قرار دارد، ولی محققان کشور با استفاده از یک راهکار جدید از معرف‌های خاص برای کنترل شکنندگی بستر پلیمر دارو در pH بالا و همچنین با بهینه کردن متغیرهای دما و زمان در فرآیند تولید، به دانش فنی اختصاصی تولید این محصول دست یافتند.

رادیوداروی ید ۱۳۱

پودر تلوریم دی اکسید غنی شده از ایزوتوپ پایدار تلوریم – ۱۳۰، ماده اولیه مورد نیاز برای تولید رادیوداروی ید ۱۳۱ است که اغلب در تصویربرداری، درمان پرکاری تیروئید و سرطان تیروئید مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
آخرین حلقه از فرایند تولید ایزوتوپ پایدار تلوریم- ۱۳۰ است؛ این محصول تولیدی به‌طور مستقیم در راکتور تهران تحت تابش قرار گرفته و رادیوداروی ید - ۱۳۱ تولید شده است.