刘元方（放射化学与化学生物学）院士｜我国首个放射化学专业的共同创立者与纳米毒理学开拓者#

1. 研究方向#

刘元方院士长期致力于核化学、放射化学以及化学生物学交叉前沿领域的基础与应用研究。他是我国首个放射化学专业的共同奠基人之一。他聚焦于解决国防核能开发中同位素分离的工程瓶颈、超铀元素短寿命核素的快速化学提取、用于癌症精准诊疗的放射性药物研制，以及微量有毒小分子的基因毒性检测。进入 $21$ 世纪后，他率先将放射分析技术应用于纳米安全领域，系统开展了碳纳米材料的生物效应与体内毒理学研究，推动并开拓了我国纳米毒理学这一新兴交叉学科。

2. 标志性成果#

• 我国首台高速气体离心机雏型的自主研制：在 $20$ 世纪 $60$ 年代初，浓缩 $^{235}\text{U}$ 是我国研制核武器的核心关键一步，但当时超高速离心浓缩法在我国尚属完全空白。刘元方临危受命，主持该领域的技术攻关。他以极有限的国外期刊草图为参考，克服极其匮乏的物质和计算条件，与技术团队夜以继日奋战，历时两年成功研制出我国第一台每分钟转速达 $5 \times 10^4\text{ r/min}$ 的浓缩 $^{235}\text{U}$ 气体离心机雏型。该设备在通入强腐蚀性的 $\text{UF}_6$ 气体后连续平稳运行了 $165\text{ h}$，成功将 $^{235}\text{U}$ 的丰度从天然矿石的 $0.711\%$ 提升至 $0.728\%$。这一原理性和工程性突破，是我国超高速气体离心机浓缩铀事业的奠基性起点。

• 超铀新核素 $^{251}\text{Bk}$ 的快速化学分离及衰变纲图绘制：$1980$ 年，刘元方在劳伦斯伯克利国家实验室（$\text{LBL}$）担任访问学者期间，参与了利用 $^{18}\text{O}$ 轰击 $^{248}\text{Cm}$ 靶来寻找短寿命锫（$\text{Bk}$）同位素的前沿重离子核反应研究。面对反应产生的含有数十种元素、数百种核素的极复杂混合物，他在不到一年的时间里，首创了一套将多次有机萃取与色层分离有机结合的“快化学”分离程序，将极微量超铀元素的提取分离时间缩短至 $15\text{ min}$。他以此方法高纯度地直接制备出新核素 $^{251}\text{Bk}$，并首次测量了其高分辨率的 $\gamma$ 能谱，发现了两条全新的谱线，重新绘制了科学界在这一领域的 $^{251}\text{Bk}$ 衰变纲图。

• 抗癌单抗放射性核素 $^{111}\text{In}$ 的高效标记与生物加速器质谱应用：自 $20$ 世纪 $80$ 年代起，刘元方系统开展了放射性核素标记抗癌单克隆抗体的研究，成功构建了高比活度、高稳定性的 $^{111}\text{In}$ 等核素标记单抗，用于恶性肿瘤的放射免疫定位显像诊断。$1994$ 年起，他率先开展生物加速器质谱（$\text{Bio-AMS}$）研究，测定了极微量尼古丁、甲基叔丁基醚（$\text{MTBE}$）等外源性有毒小分子与生物体大分子 $\text{DNA}$、组蛋白的加合作用，在单个原子分子的超灵敏精度下揭示了有害物质的基因毒性本质。

• 我国纳米毒理学的倡导与碳纳米材料生物效应研究：自 $2001$ 年起，刘元方在国际上率先投入纳米材料的生物效应及安全性研究，是我国化学生物学和纳米毒理学的早期开拓者。他带领团队系统开展了富勒烯（$\text{C}_{60}$）、单壁及多壁碳纳米管等碳纳米材料的体内动态迁移、降解通路以及器官蓄积毒性研究，推动并建立了上海大学纳米化学与生物学研究所等核心基地，为国家制定纳米安全标准提供了关键的科学依据。

3. 学术地位与影响#

刘元方院士是新中国自主培养的第一代放射化学家与教育家。他与徐光宪院士等人于 $1955$ 年在北京大学共同创建了我国第一个放射化学专业，填补了国家急需的国防核人才培养空白。他编著的《放射化学》及《核化学与放射化学》是我国核化学领域的经典教科书。他曾当选为国际纯粹与应用化学联合会（$\text{IUPAC}$）的放射化学与核技术委员会主席，也是该委员会首位当选主席的中国学者，显著提升了中国放射化学在国际多边学术治理体系中的代表性和话语权。

1. 教育背景#

• $1948.09 - 1949.07$：上海沪江大学化学系，求学

• $1949.09 - 1952.07$：燕京大学化学系，本科毕业获理学学士学位

2. 工作履历#

• $1952.09 - 1984.11$：北京大学技术物理系，历任助教、讲师、副教授、副系主任

• $1980.02 - 1981.12$：美国劳伦斯伯克利国家实验室（$\text{LBL}$）核科学部，访问学者

• $1984.12 - 2000.08$：北京大学技术物理系，教授、博士生导师

• $1987.05 - 1988.05$：瑞士保罗谢尔研究所（$\text{PSI}$），访问教授

• $1991.11 - 至今$：北京大学化学与分子工程学院，教授、博士生导师（于 $1991$ 年当选为中国科学院院士）

• $1992.12 - 2004.12$：中国科学院化学部，副主任

• $2000.09 - 至今$：北京大学化学与分子工程学院化学生物学系，教授、博士生导师

• $2006.05 - 至今$：上海大学纳米化学与生物学研究所，所长/名誉所长、特聘教授

1. 省部级与行业重大奖项#

• 省部级科技奖项：

  • 国家教委科技进步奖一等奖（$1986$ 年度，项目名称：“放射化学专业的创建与建设”）

  • 获第四届中国化学会生命化学奖（$2025$ 年，表彰其在化学生物学与放射性药物领域的卓越贡献）

• 校级最高荣誉：北京大学第三届“蔡元培奖”（$2013$ 年度，北京大学教师最高个人荣誉）

2. 重要荣誉称号#

• $1962$ 年：荣获共青团中央和中共北京市委联合授予的“全国社会主义建设青年积极分子”称号（因其成功研制我国首台气体离心机雏型）

• $2008$ 年：当选为英国皇家化学会会士（$\text{FRSC}$）

1. 学术期刊任职#

• 国际顾问编委：国际核化学领域权威期刊 Radiochimica Acta（《放射化学学报》）顾问编委（$1992$ 年至今）

• 国内期刊编委：《核化学与放射化学》、《核技术》等主流学术期刊编委或学术顾问

2. 重要社会与学术兼职#

• 国际学术组织职务：

  • 国际纯粹与应用化学联合会（$\text{IUPAC}$）放射化学与核技术委员会主席（$1993 - 1995$ 年，首位中国籍主席）

  • 亚太地区放射化学会议国际委员会副主席（$2002$ 年至今）

• 国家级及校内学术平台：

  • 中国科学院化学部副主任（$1992 - 2004$ 年）

  • 中国核学会和中国化学会核化学与放射化学专业委员会主任委员（$1990 - 1997$ 年）

  • 中国毒理学会纳米毒理学专业委员会名誉主任

  • 中国高放核废物处置专家委员会副主任、国防科工委高放射性废物处置专家组副组长（$2006$ 年起）