湖北日报全媒记者 覃万钟

通讯员 周桂 何梦雪 周宗国

体检时吞下一粒胶囊、吹一口气，就能筛查幽门螺杆菌——这项已普及到县级医院的无创检测，其关键原料为碳-13尿素，长期以来依赖进口。如今，这一“卡脖子”材料在湖北荆门实现国产。

近日，湖北日报全媒记者走进荆门化工循环产业园，探访湖北楚儒同位素科技有限公司（以下简称“楚儒同位素”），看这家高端精细化工企业如何将天然丰度仅1.1%的碳-13，一步步提升至99%以上。

一氧化碳这样变值钱

同一种元素，质子数一样但中子数不一样，叫同位素。大自然里，某种元素的各个同位素，各自占有的比例就叫丰度。碳元素的稳定同位素有碳-12、碳-13两种。地球上天然存在的碳，绝大多数是碳-12，约占98.9%，碳-13只占1.1%。这98.9%和1.1%，就是它们的天然丰度。

把碳-13的丰度由1.1%提升到99%以上，这种碳就和天然碳有了明显区别，可以用来作为标记物。怎么提升？要利用碳-13与碳-12之间极微小的物理性质差异，在超低温环境下进行反复分离。这项工艺被视为化工分离领域的技术制高点之一。

楚儒同位素20亩的生产厂区没有传统化工园区的机器轰鸣与罐体林立，更像一座精密仪器车间。成品区的货架上，青灰色钢罐印着“一氧化碳”字样，看起来平平无奇，但这里存放的并非普通工业气体。

“我们的成品是用碳-13同位素作为标记的一氧化碳，是生产碳-13尿素的中间原料。”楚儒同位素总经理伍昭化介绍，“普通工业一氧化碳一罐仅几十元，而经过同位素分离后的高丰度碳-13标记产品，价值可达每罐数十万元乃至上百万元，且在市场上供不应求。目前公司库存价值约700万元，产品一出厂就被下游医药企业订走。”

从原料气体到检测胶囊

碳-13材料的产业化，对公众健康意义重大。幽门螺杆菌是慢性胃炎、消化性溃疡的主要致病因素，被世界卫生组织列为Ⅰ类致癌物，我国人群感染率约为40%—50%。碳-13呼气试验因无创、准确，被临床视为诊断“金标准”，每年国内相关检测需求超过4000万人次。

检测原理并不复杂：受试者口服碳-13标记的尿素胶囊后，若胃内存在幽门螺杆菌，其分泌的尿素酶会将尿素分解为氨和碳-13标记的二氧化碳，后者经血液循环由肺部呼出，通过专用仪器即可检出。

“我们一期项目生产的是碳-13标记的一氧化碳，这是制备碳-13尿素的前体原料。”伍昭化指着厂区中央一字排开的白色高塔介绍，“一期一座主分离塔已稳定运行，旁边三座是二期新建装置，即将投用。二期我们将自己生产原料药——碳-13尿素，年产能达到2吨以上，可直接用于下游制剂企业加工检测胶囊。”

看中产业链集聚、营商环境优，楚儒同位素落户荆门化工循环产业园，一期项目于2024年底建成投产，今年达到稳定运行阶段，开始规模化量产。

从实验室延伸出一条产业链

在厂区北侧的智能中控室，显示大屏上温度、压力、流量等数据平稳跳动。伍昭化告诉记者，生产过程100%由计算机控制，中控室仅需一两人值守，且全程无化学药剂添加、不发生化学反应，完全依靠物理方法实现同位素分离。

“我们利用价格低廉的工业一氧化碳为原料，通过低温低压精馏，将碳-13由天然丰度1.1%提升到99%以上。”伍昭化解释，“由于同位素之间物理性质差异极小，需要在零下190摄氏度左右的超低温环境中，经过数千次分离，才能将目标同位素‘筛’出来。这对设备的密封性、绝热性和运行稳定性提出了极高要求。”

同位素分离技术长期被国外少数企业垄断，我国相关研究起步于上世纪90年代。伍昭化曾任上海化工研究院研究员，享受国务院政府特殊津贴，曾获国家科学技术进步奖，在同位素分离领域深耕多年。楚儒同位素组建的核心团队，在设备结构、低温绝热、稳定运行、能效控制等方面进行了工业化创新，拥有多项发明专利和软件著作权。

“从实验室几克级的样品生产，到年产数百千克的工业化制造，每一步都不容易。”伍昭化坦言，“装置放大过程中，我们历经近两年的反复调试，才解决从实验室到生产线的工程化难题。”

碳-13的国产化，正在改变市场格局。此前，我国供应严重依赖进口，高丰度碳-13产品价格一度达到每克1000元以上。随着国内技术突破和产能释放，进口产品价格已下降近90%。

除了幽门螺杆菌检测，碳-13标记化合物在生命科学研究、新药代谢研究、食品溯源、环境监测等领域也有广泛应用。科研人员利用碳-13作为标记物、示踪剂，可追踪药物在体内的代谢路径、观察植物对养分的吸收过程、分析污染物的迁移规律。

“从碳-13原料气，到原料药，再到制剂和检测，这是一条完整的产业链。”伍昭化表示，“我们推进二期、三期项目，就是要向产业链下游延伸，提升产品附加值，同时保障国内医药企业的原料供应安全。”