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背景当前我国正大力发展核工业建设并取得显著成果,在享受核能发展带来巨大效益的同时,核能源利用过程中存在的潜在危险也需要我们积极应对。核工业生产、核电站、乏燃料处理等工作中都有可能发生核事故而导致放射性物质泄露,其中放射性核素的皮肤污染是最可能发生的危险之一,特别是在核事故中发生划伤、刺伤、烧伤或化学腐蚀等创伤受到放射性污染,放射性物质尤其是可溶性核素离子会快速透过体表进入人体内循环并转移至各个器官,对人体内部造成严重的化学和辐射损害。减少造成此类损害最有效的办法就是对放射性污染的伤口皮肤进行快速清理,因此开发高效广谱的放射性污染伤口洗消剂对核工业人员健康防护具有重要意义。带有羧基（-COOH）、氨基（-NH3）和羟基（-OH）等有机配体的螯合剂、吸附剂对放射性核素离子具有良好的亲和力,广泛用于放射性核素的体表去污、体内促排以及环境治理。其中羧甲基壳聚糖因为引入大量羧基作为配体可以高效螯合吸附核素离子,同时具有良好的血液相容性、抗菌性、促进愈合等优点,临床上可用于手术伤口的清创冲洗,该物质在放射性伤口洗消方面很有潜力。本课题通过研究几种常见螯合剂（羟基乙叉二磷酸（etidronic acid,HEDP）、二乙烯三胺五乙酸（diethylenetriaminepentaacetic acid,DTPA）、乙二胺四乙酸（ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA）、N-β-羟基乙基乙二胺三乙酸（N-（2-hydroxyethyl）ethylenediaminetriaceticacid,HEDTA）和羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan,CMCHS））对两种危害性较大的放射性核素铀（Uranium,U）和铯（Cesium,Cs）的洗消能力,筛选出洗消效果优良的物质,与羧甲基壳聚糖组成一款新型放射性污染伤口洗消剂,能够实现对放射性创伤部位高效去污、快速愈合的作用。出于安全考虑,方法学建立和动物实验均采用冷态同位素238U、133Cs模拟核事故中放射性核素235U和137Cs的污染,两种冷态同位素放射性明显低于235U和137Cs,同时具有和235U和137Cs相同的化学性质,能够作为替代物质用于放射性核素的研究。1生物基质中U、Cs分析方法的建立和确证本研究采用电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS）作为检测手段对核素含量进行测定,通过测定受污染豚鼠皮肤和全血中的核素含量来评价洗消产品的洗消效果。核素离子生物分析方法的建立是本研究需解决的首要问题。本节建立了238U、133Cs两种核素在豚鼠全血和皮肤基质中的测定方法,其中全血基质中两种核素离子的定量范围均为0.05～5ng/ml,U的残留效应为（13.4±1.4）%,批内RSD为1.2～3.7%,批间RSD为4.3～6.7%,RE值为-6.1～0.2%,基质效应为92.4～100.3%;Cs的残留效应为（14.5±3.0）%,批内RSD为1.7～3.7%,批间RSD为3.5～10.7%,RE值为-2.3～-1.7%,基质效应为96.1～100.6%。皮肤基质中两种核素离子的定量范围均为10～1000ng/ml,其中U的残留效应为（2.9±0.2）%,批内RSD值为0.9～2.1%,批间RSD为0.7～8.7%,RE%为0.2～1.8%;Cs的残留效应为（1.9±0.3）%,批内RSD为1.4～2.6%,批间RSD为1.0～8.0%,RE为0.1～1.8%。该分析方法专属性好,分析速度快,稳定性好,同时无基质效应,符合生物样品分析方法指导原则。2伤口洗消剂组分的筛选考虑到豚鼠的皮肤组织结构与人体皮肤基本一致,表皮、真皮厚度均与人体相似,常用于透皮吸收实验,符合本节实验模型制作的要求。本节通过采用雄性豚鼠建立放射性伤口污染模型,分为6个组（分别对应螯合剂HEDP、DTPA、HEDTA、CMCHS、HEDTA组和对照生理盐水组）,每组设置6个平行,通过建立豚鼠污染伤口模型,实验组分别使用不同螯合剂的水溶液对伤口模型进行洗消,通过ICP-MS检测伤口污染残留评价不同螯合剂的洗消能力,筛选出洗消效果优秀的螯合剂作为伤口洗消剂的组分。实验结果显示,阴性对照生理盐水组对U离子染毒5min的伤口洗消效率为（70.6±4.4）%,对染毒30min伤口洗消效率为（40.3±10.9）%,HEDP对U离子洗消效率最高,对染毒5min伤口洗消效率高达（95.7±0.5）%,染毒30分钟时洗消效率为（77.2±3.3）%,显著高于生理盐水。Cs离子洗消实验中生理盐水组对染毒5 min的伤口洗消效率为（89.7±3.5）%,对染毒30 min的伤口洗消效率为（78.7±4.5）%,DTPA、HEDP、CMCHS三种物质在染毒5分钟时的洗消效率分别为（94.1±0.8）%、（93.9±1.3）%、（92.6±1.9）%,在染毒30分钟时的洗消效率依次为（91.9±1.7）%、（86.0±3.1）%、（83.4±2.3）%,表现出对Cs离子污染伤口具有显著洗消效果,可作为放射性污染洗消剂的组分。3伤口洗消剂配方的设计和优化根据各物质对U、Cs离子的洗消效率的研究,选择HEDP、DTPA、CMCHS三种物质作为伤口洗消剂的主成分,通过正交试验设计,三因素方差分析结果统计,各主成分在组方中的最佳浓度分别为:HEDP（1.5%）,DTPA（4%）,CMCHS（1%）,确定伤口洗消剂的配方组成为:HEDP 7.5 g、DTPA 20 g、CMCHS 5 g、Na Cl 4.5 g、Na2HPO4 1.2 g、Na H2PO4 5.0 g,调节pH到6.5,加水定容至500 ml。4.伤口洗消剂的性能检测及理化性质研究本节对伤口洗消剂配方完成了更广泛的性能检测,选择了5种核工业中常见、核事故中频繁出现的核素钴（Cobalt,Co）、锶（Strontium,Sr）、铈（Cerium,Ce）、铯和铀,制备豚鼠背部伤口污染模型,伤口洗消剂对伤口部位进行洗消,以生理盐水作为对照组,评价伤口洗消剂对5种核素的洗消能力。通过检测洗消剂对不同核素离子污染的豚鼠伤口处皮肤的洗消作用,计算洗消剂对不同核素染毒5 min的伤口洗消效率分别为Co:（93.6±0.6）%;Sr:（90.9±2.8）%;Cs:（95.2±0.6）%;Ce:（91.9±0.1）%,U:（97.7±1.2）%。对照组生理盐水对不同核素染毒5min的洗消效率为:Co:（91.1±2.1）%;Sr:（87.3±2.0）%;Cs:（89.7±3.1）%;Ce:（81.8±4.4）%,U:（70.6±4.3）%。通过对比可以看出,该伤口洗消剂对以上几种核素离子的洗消效果均显著（P＜0.05）优于生理盐水。伤口洗消剂的比重为1.04,pH为6.76;伤口洗消剂在4℃、40℃环境中放置24 h、30 d、90 d、180 d后均没有浑浊、无变色现象产生,无异味产生,离心环境下无形态变化、无沉淀生成,性质稳定。对伤口洗消剂的长期稳定性还在做进一步的观察。5新型伤口洗消剂安全性评价伤口洗消剂主要作用于伤口冲洗,属Ⅲ类医疗器械。本节参照《中国人民共和国国家标准医疗器械生物学评价》2020版的评价要求,设计了体外细胞毒性实验、皮肤刺激性实验、急性毒性实验,对伤口洗消剂进行了初步的生物安全性评价。结果显示100%洗消剂组细胞相对增值率为88.7%,50%洗消剂组相对增值率为95.7%,均大于标准规定的70%,表明洗消剂无细胞毒性作用;皮肤刺激性实验中洗消剂皮肤刺激指数为0,属无刺激性;急性毒性实验中洗消剂低（25 ml/kg）、高（50 ml/kg）剂量组实验小鼠均无死亡情况,无急性毒性反应,初步表明该洗消剂生物相容性良好,其长期细胞毒性、遗传毒性以及致敏性等实验还在进行中。本课题通过建立豚鼠污染伤口模型,采用ICP-MS检测手段对洗消产品对放射性核素离子的洗消效率进行定量检测,筛选出洗消效果优秀的螯合剂（HEDP、DTPA、CMCHS）作为主成分,研制了一款安全高效广谱的放射性核素污染伤口洗消剂。初步的试验表明,本品对核工业中产生的多种放射性核素Co、Sr、Cs、Ce、U均具有显著的洗消效果,初步检测产品无毒无刺激作用,适用于核事故中核素污染人员的伤口洗消,对核污染人员的应急救治具有重要的意义。