组织工程用水凝胶研发现状和发展趋势基于专利(5) -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(5)

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2.7 近5 年核心专利通过近期核心专利的共性分析可以了解新的技术要素，获取是否在相关领域或研究方向中使用新的方法和手段。通常来说，核心技术是具有较强原创性的关键技术。一般来说，专利家族数量越多，专利被引频次越高，该专利在领域内的影响力也就越大。综合利用数据库中被引数量和家族数量，筛选出下列领域内核心专利见表5。

表4 ｜丝素蛋白发展衍生重要专利Table 4 ｜Important patents derived from the development of silk fibroin公开号(最早) 技术主题专利权人法律状态US2A1 用于治疗皮肤伤口、骨组织工程的丝素蛋白冷冻凝胶ST. LOUIS UNIVERSITY(美国圣路易斯大学)发明授权USB2 用于支架和药物输送的具有特定纤维蛋白浓度的丝素蛋白水溶液TUFTS UNIVERSITY(美国塔夫茨大学)发明授权US2A1 可用于皮肤外观的包含贫水蛋白的丝素蛋白和两亲肽的水凝胶ALLERGAN PLC(美国艾尔建公司)同族专利有效USB2 涉及将丝素蛋白超声处理的可用于生物传递的丝素蛋白凝胶化制备方法TUFTS UNIVERSITY(美国塔夫茨大学)发明授权US2A1 用于递送活性物质包含丝基材料和活性剂丝素颗粒TUFTS UNIVERSITY(美国塔夫茨大学)发明授权

表5 ｜近5 年核心专利汇总Table 5 ｜Summary of core patents in the past 5 years序号技术主题公开号(最早) 专利权人被引次数(家族数量)1 细胞友好的反蛋白石结构水凝胶 US2A1 HARVARD UNIVERSITY(美国哈佛大学) 27(127)2 用于分化诱导和脂肪组织再生的包含源自干细胞外来体的脂肪细胞组合物KRA HANYANG UNIVERSITY(韩国汉阳大学) 8(131)3 三维组织细胞培养的磁力引导装置 US2A1 GREINER BIO-ONE NORTH AMERICA INC.(奥地利GREINER BIO-ONE 公司)6(125)4 丝素蛋白水凝胶及其用途 US2A1 ALLERGAN PLC(美国艾尔建公司) 6(125)5 从多潜能干细胞衍生人皮肤组合物 WOA1 INDIANA UNIVERSITY(美国印第安纳大学) 6(133)6 使用交联的超短肽水凝胶膜构建分层的仿生组织和器官 US2A1 AGENCY FOR SCIENCE TECHNOLOGY & RESEARCH(新加坡科技研究局)5(125)7 纳米原纤化纤维素 WOA1 UPM-KYMMENE CORP(芬兰芬欧汇川集团) 5(131)8 用于将肌肉骨骼软组织多相、可生物降解和骨整合的复合支架USB2 COLUMBIA UNIVERSITY(美国哥伦比亚大学) 4(108)9 组织工程用丝素蛋白和两亲肽水凝胶 US2A1 ALLERGAN PLC(美国艾尔建公司) 4(125)10 用于伤口愈合、组织工程和再生医学的大豆衍生生物活性肽组合物和方法WOA1 TEMPLE UNIVERSITY(美国天普大学) 4(131)

专利1 提出使用致孔剂和模板制备反蛋白石结构水凝胶，而模板又可以无害去除，水凝胶形貌对于本身应用具有重要意义，而这种使用致孔剂和模板的制备方法，在多孔隙的基础上又能实现对尺寸的控制。

专利2 利用干细胞提取物作为活性成分使用在用于脂肪细胞分化/再生的水凝胶中，而专利5 也类似，其使用一种骨形态发生蛋白和转化生长因子来获取多层皮肤组织，干细胞具有分化潜能，而水凝胶的三维结构为其提供了生长空间，因此在组织工程中具有广阔空间。

专利3 提供了一种3 维培养模板，这种模板利用磁场操作纳米级材料，防止在细胞、水凝胶等操作时污染的风险。

专利4，6，9 都是涉及利用丝素蛋白和/或肽类物质制备水凝胶。丝素蛋白水凝胶具有高硬度、高弹性模量、高拉伸强度等优势，而肽类具有优良的生物相容性和可降解性，但如何形成目标网络结构和肽类物质的组配是关键。专利4，9 使用丝素蛋白和肽类物质联合使用，既保证了高强度又形成β-折叠结构有利于促进分化；专利6 则给出一种新的两亲肽合成含有特定功能氨基酸序列的组配方法。

专利7 使用纳米原纤化纤维素和专利10 使用大豆衍生生物活性肽组合物都是利用自然界现有物质获取特定多肽，其既具有强度高、结构好，又来源广及无毒无害的特点。目前，寻找并从天然物质中“自上而下”的提取目标蛋白/肽类物质都是快速获取相关功能的重要手法；

专利8 给出了一种用于肌肉骨骼组织工程支架，其特点是微球组成是分层且具有尺寸梯度的，便于支架在多种组织类型之间提供功能接口。

总体看具有以下特点，首先还是以水凝胶的设计为主，包括反蛋白石结构水凝胶、丝素蛋白水凝胶、超短肽水凝胶等，如表5 中的专利1，4，6，9，10；其次，在基材领域，蛋白基和肽基水凝胶仍是研发的重点，如表5 中的专利1，4，6，9，10；最后，从所转载的组织细胞看，干细胞应用较多，如表5 中的专利2，5，专利3 的摘要也有所提及。

干细胞具有体外长期更新、分化为其他体细胞的独特潜能，在组织工程和再生医学等领域具有广泛的应用前景。水凝胶的三维结构为获取大量干细胞提供可能[26]，因此在干细胞用水凝胶领域值得重点关注，特别是材料本身的理化特性对干细胞的行为和分化具有重要影响[27]，如果表面物化特性和微观结构选择不当对于干细胞增值不利，在表5 中的专利1，3，8 也都提到了尺寸控制；此外，在表5 中的专利1，4，7，10 都应用了纳米技术。近些年研究，纳米水凝胶具有独特的优势[28]，能够更容易地透过皮肤和生物膜，同时明显改善水凝胶的机械性能和自修复能力[29]，增强其智能特性，但由于可能残留小分子化合物所带来的安全性问题或是天然聚合物机械性能欠缺的问题，在未来还需持续关注。

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