最近一个经常与我们合作的客户咨询为什么检测大豆中的镍需要镍-64,这个问题引发了我们公司内部不少人的思考,通过网上查阅了不少信息资料总结出了几点。
在天然环境中,镍是由镍-58、镍60、镍61、镍62和镍64五种稳定同位素组成,大豆中天然存在的镍主要是镍-58和镍-60,前者丰度68.0769%,后者丰度26.2231%,反观镍-64,天然丰度仅有0.9256%;
选择镍-64作为同位素内标的第一点就是化学性质完全一致,大豆样品在微波消解、干法灰化等前处理过程中,能够同步溶解、分离,避免因蛋白质、碳水化合物等基质干扰导致目标元素损失或吸附差异,这样做就能保证检测的一致性;
第二点是因为天然丰度,通过人工富集得到95%以上的高丰度镍-64在加入样品后,能够与天然镍的同位素出现显著的比值,大幅度提升微量镍的检测灵敏度,适配大豆中镍的痕量水平;
第三点就是因为镍-64的核结构非常稳定,在质谱检测过程中不会发生核衰变或结构变化,能够提供持续、稳定的信号,能够实现对大豆中镍含量的准确定量,误差远低于传统石墨炉原子吸收光谱法;

用镍-64的同位素稀释质谱法(ID-MS)是当前微量元素检测的“黄金标准”,由于大豆中的镍元素属于微量元素并且基质复杂容易引入检测误差,镍-64的上述特性能够达到检测的理想标准。
注:虽国标GB 5009.138-2017推荐石墨炉原子吸收光谱法为食品镍检测常规方法,但在科研级高精度分析中,以镍 – 64 为内标的同位素稀释法是首选方案。
除此之外,镍-64在核医学、基础科研和高端工业领域也有不少的应用;
镍-64是生产医用放射性核素铜-64的关键靶材,理想条件下可得到纯度99%以上的铜-64;
在镍相关的职业病检测中通过追踪人体对镍的吸收、分布和排泄,提供数据支撑,还可用于研究原子核的巨共振、能级结构等;
镍-64掺杂材料在量子传感领域也展现出潜在应用潜力,是当前科研的新兴方向之一;同时因其具有高中子吸收截面,也被用作中子探测器的转换层材料,提升探测器对中子信号的捕获效率。
镍-64的优势显而易见,但是缺点也非常明显,因为镍-64物料易分解,对富集设备的密封性、分离精度要求极高,制备成本也随之增高,其价格约为同等重量黄金的数百倍;
目前主要是通过气体离心法和电磁分离法制备,两种技术均能将镍-64丰度提升至95%以上,化学纯度可达99.9%;2024年12月,中国核工业理化工程研究院实现了批量化制备丰度超99%的镍-64,达到世界领先水平;
全球镍-64供应高度集中,仅少数国家掌握规模化富集技术,产能有限,限制了临床医疗领域的大规模应用。
未来随着激光同位素分离(AVLIS)技术的发展,有望降低富集能耗与成本,推动镍-64规模化生产;
随着核医学个性化治疗需求增长,镍-64正从“稀有科研原料”升级为支撑精准医疗创新的高价值战略资源。



