组织工程用水凝胶研发现状和发展趋势基于专利(2) -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(2)

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图 1 ｜全球组织工程用水凝胶专利及主要专利来源国/地区申请数量趋势Figure 1 ｜Global tissue engineering hydrogel patents and the number of main source countries of patents

2.3 专利保护范围专利家族既可以表现专利的保护范围，也可以从侧面反映专利的质量。水凝胶在组织工程领域相关专利的国际布局情况见表1。中国虽然此类专利数量遥遥领先，但无论是保护范围还是专利家族数都较低，专利主要集中在本国，其他国家几乎为零，而其他主要专利来源国(美国、韩国和欧洲)虽然专利数量与中国存在较大差距，但专利具有广泛分布，专利家族数也遥遥领先。分析其中的原因主要在于专利质量问题。中国专利普遍存在数量多，而质量偏低的情况，而专利家族数量是专利质量的重要特征。

表1 ｜水凝胶在组织工程领域相关专利的国际布局情况[专利数量(件)]Table 1 ｜International layout of patents related to hydrogels in the field of tissue engineering同族专利国优先权国中国美国韩国欧洲英国英国 0 1 0 0 28印度 0 25 2 3 2加拿大 0 97 1 7 2日本 0 90 5 16 5欧洲 0 174 7 93 23韩国 0 29 119 4 0美国 3 889 13 34 17中国 633 59 7 9 3

2.4 技术布局

2.4.1 分析方法专利申请数量及趋势虽然可以表示技术的发展程度，但从技术本身发展而言还需要从其内部进行更加深层次的挖掘。技术分布是产业部门内基于知识的结构关系，而形成的不同技术领域，技术分布分析可以及时发现技术优势和短板，并对发展态势做出基本判断，是科学规划发展战略、合理进行技术部署、有效提升竞争力和谋求更好发展的有效手段[14]。在德温特专利数据中，德温特技术代码(DWPI-Code，以下简称技术代码)是该数据库最重要的特性之一，其由科睿唯安公司开发，通过人工进行标注，其代码较国际专利分类号(IPC 代码)具有更加接近科学技术体系的特点。利用专利信息构建领域技术布局的方法主要包括：社会网络分析法、多数据库关联使用、隐狄利克雷分配模型法(LDA 法)等[15]。文章使用社会网络分析法进行技术分布分析，该方法可以有效构建行业技术链条[16]，其过程基本可以概括为利用任意两点(技术代码)间的权重值(共现次数)来计算的社区模块度值(Q)。当稠密的点划分在一个社区中，模块度值会变大。当Q 数值范围0.3-0.7，社区划分显著，结果较优。

2.4.2 划分结果经过计算，Q=0.453，社区分布典型，见表2。从中不难看出，水凝胶在组织工程中的研究主要可以分为4个技术领域：①缺损组织填充物支架等水凝胶一般应用技术(G1)；②用于传递生物活性分子的水凝胶控制释放载体技术(G2)；③应用组织细胞转载系统的生物高分子水凝胶技术(G3)以及水凝胶支架制备技术(G4)。根据每个社区所包括的技术代码，便可由该代码反向确定每个专利所涉及的技术领域，并进行归类，其中对于部分跨领域专利，即一份专利的技术代码超过1 个技术社区的，文章则按照包含最多技术代码的技术领域进行归并，见图2。

表2 ｜不同技术分布的DWPI 技术代码Table 2 ｜DWPI technical codes of different technology distributions技术代码缺损组织填充物支架G1技术代码生物活性分子控制释放载体G2技术代码生物高分子水凝胶技术G3 技术代码水凝胶支架制备技术G4 B04-C02E3 甲壳素 A12-V01 医药，药品 B04-N02 动物蛋白/多肽(无序列) D09-C01E 组织工程支架D09-C01 假体和填充物 B14-A01 抗菌(一般) B11-C04G 组织工程技术 A08-S02 溶剂、膨胀剂B05-A01B 第1A，2A，3A 组金属和化合物B14-A02 抗病毒药物(一般) B04-N04 未定义来源的蛋白质/多肽(无序列) A11-C02 交联、固化、硫化B04-C01 多肽[一般] B14-H01 抗癌药一般及其他 B04-C02D 植物多糖 A11-A03 混合、复合、均质、混合B14-C03 抗发炎[一般] B14-S18 药物组合 B04-F01 细胞，微生物，转化因子，生长因子，细胞系，组织[一般] A03-C01 蛋白质聚合物

2.5 研究重点及国别分析

2.5.1 研究重点研发重点可以通过排名靠前的技术代码获得。由于篇幅限制，表2 仅列出技术分布中度中心性最高的5 个代码，由于度中心性较高的值是网络社区中最重要的点，所以这些最高取值的点可以代表其技术领域核心，各领域核心专利见表3。在缺损组织填充物支架领域(G1)，填充剂是水凝胶在医用组织工程中最常规和简单的应用，其主要用于填充，防止黏附等作用。其主要的研发重点包括：材料：以甲壳素作为聚壳糖的主要来源还是该领域的主要基材，在其他辅助材料主要包括金属离子的传统交联方法，以及利用多肽、核酸对聚壳糖进行枝接，避免了因交联剂的引入带来的副反应和毒性作用。从核心专利看，该领域主要技术研发还体现在水凝胶的机械性能改良上。如利用崩散剂可迅速吸收水分，从而显著增强超多孔水凝胶机械强度，脂族聚氧杂酸酯等也都可以增强水凝胶的力学性能和溶胀性能，一般来说利用人工聚合物可以增强其力学性能[17]，但由于其和细胞间作用力不足，易导致发炎和血栓等不良反应，这就是为什么在代码中有多肽和抗发炎的关键代码。但多肽可能导致免疫原性及自组织力学性能不佳的问题还有待解决。因此，在未来应用研究中，如何在保障力学性能的前提下抗菌消炎是其发展方向。

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