组织工程用水凝胶研发现状和发展趋势基于专利 -中国组织工程研究杂志社投稿

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组织工程用水凝胶研发现状和发展趋势基于专利

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0 引言 Introduction

水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中能迅速溶胀并在溶胀状态下保持大量水而不溶解。而正是由于其独特的高含水性、柔软性和柔韧性以及生物相容性，而使得水凝胶在生物医学领域变得非常受欢迎。目前，水凝胶已经用于制造隐形眼镜、卫生用品、组织工程支架、药物输送系统和伤口敷料，特别是在组织工程中，水凝胶可在空间损伤填充、传送生物活性物质以及利用刺激组织细胞实现所需组织发育的三维结构等领域使用[1]。由于因创伤、衰老和先天性畸形导致的软组织损伤影响的人数巨大，如每年在美国就进行超过800 万例外科手术以治疗这些患者，并估计产生每年约为4 000 亿美元的经济总成本[2]。因此，水凝胶技术在组织工程中具有广阔的应用前景。

目前，针对水凝胶在组织工程中的应用及发展现状，还较少涉及。首先从分析来源角度看，多是基于传统科学期刊文献进行概述[3-7]，而利用专利针对实际技术层面却较少；而从使用目的，即组织工程应用角度，一些学者只是基于专利分析了水凝胶在组织工程某一领域的发展现状，例如生物可降解血管支架的现状分析等[8]，缺少针对水凝胶在组织工程中技术分布及现状趋势的整体分析。

基于此，文章基于专利信息对水凝胶在组织工程的发展时间曲线、优先权国、研发热点和核心技术进行研究，旨在为相关机构提供借鉴参考。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 文献检索策略

1.1.1 检索者数据的检索在北京市科学技术情报研究所信息资源部内完成。

1.1.2 资料库文中专利数据来源自科睿唯安公司的德温特专利数据库(Derwent Innovation)(

1.1.3 中英文检索词及策略经过相关文献和专家咨询建议，使用如下检索式进行检索：采用标题/摘要TAB=(((hydrogel*)AND (tissue ADJ engineering)) OR (hydrogel* ADJ scaffold*))。

1.1.4 检索时间范围检索近30 年专利申请，数据检索日期为2020-03-20，由于专利公开的滞后性，2019 年的专利数量仅供分析参考。

1.2 入组筛选共计检索出专利申请3 128 条，经过同族归并后，共1 536 条专利申请纳入研究。

1.3 数据及分析方法文章使用统计分析、社区聚类分析以及发展路径分析，对领域内主要技术分布、国别优势、保护范围、技术路径、核心专利和主要专利权人进行研究分析。

1.4 主要观察指标文章使用的主要观测指标包括：专利的引证信息、同族专利数、国别信息、技术代码信息、专利权人和技术主题等。

2 结果 Results

2.1 专利申请趋势 1960 年捷克科学家WICHTERLE 等[9]通过自由基聚合法，在世界上首先合成出了聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯水凝胶材料，并成功应用于隐形眼镜。此后，水凝胶被广泛研究应用于生物医学领域，如伤口敷料、药物输送系统和卫生产品等。随着1988 年组织工程的概念被确定，这种使用工程材料和合成策略来改善或替换特定的组织或器官的研究和技术逐步兴起[2]。水凝胶在组织工程中的技术发展主要起始于概念确立之后，即20 世纪90 年代中期，此后开始快速发展，见图1(总计部分)。2000 年之后，组织工程随着器官移植需求的激增而迅速引起注意[10]。特别是近10 年来随着组织工程的研究受到越来越多的关注，发达国家都将其列为重点发展的战略性高技术新兴产业，中国也将组织工程技术和产品分别列入《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《“十三五”国家科技创新规划》[11-12]。而水凝胶由于其高度含水、物理性质类似于细胞外基质的特性，被作为支持细胞生长的三维组织工程支架而被广泛研究，因此，专利申请数量也伴随产生较快增长。

2.2 专利来源国别/地区从图1(“总计”部分)中可以看出，美国是水凝胶在组织工程应用发展的起源，并长期保持领先地位。中国在该领域起步晚，发展快，在2013 年，中国专利申请数量首次超过美国。此后，中国专利增长迅速，目前申请数量累计超过600件，已占总数的40%(累计)，在2018年，申请数量也达103 件，约占当年的2/3(2018 年)，成为水凝胶在组织工程应用领域第一大国。中国水凝胶应用的增加也是随组织工程在中国的快速发展而增长的。据相关研究数据，中国组织工程近10 年，专利申请复合增长率超过25%，并且在2013 年后开始快速增长[13]，与文章趋势相同。探寻其原因，作者认为自20 世纪90 年代末期开始，国家自然科学基金对中国组织工程基础研究予以资助，并据《Science》杂志报道，中国政府至2009 年对于组织工程研究投资超过5亿元，因此，专利申请随着迅速增长。2013 年国家自然科学基金对于组织工程的资助达到近些年最高峰，专利作为应用研究的测度，具有滞后效应，所以2013 年后中国相关专利增速有所提高。

文章来源：《中国组织工程研究》网址: http://www.zgzzgcyj.cn/qikandaodu/2021/0307/1086.html