生物醫用納米材料的研究進展及發展態勢分析

孫建紅

【摘 要】納米生物醫用材料是由納米技術和生物材料交叉、融合的全新高科技領域。為全面地揭示生物醫用納米材料的發展趨勢及研究進展，首先在查閱文獻和咨詢專家的基礎上對該領域的技術背景、主要政策和計劃，產業化和市場化的趨勢進行了解，然后再利用web of science的核心合集對該領域文獻進行檢索，再對文獻的數量年度變化、研究方向、研究主題、主要國家和機構的發文量與被引頻次進行統計和分析，最后根據分析結果提出建議，以便為政策制定者和相關研究者提供參考。

【關鍵詞】生物醫用；納米材料；web of science；態勢分析

【Abstract】Nano biomedical material is cross and fusion new high-tech fields composed of nanotechnology and bio materials， To fully reveal the research progress and the development trend of the biomedical nanometer materials， and first of all， on the basis of the literature and consulting experts analyze in the field of technical background， major policies and plans， the trend of industrialization and market， and then using the web of science core collection in the field of literature retrieval， and annual change to the amount of literature， the research direction， research topic， major countries and institutions and cited frequency were statistics and analysis， finally， suggestions are proposed according to the results of the analysis， in order to provide reference for policy makers and researchers.

【Key words】Biomedical； Nano materials； Web of science； Trend analysis

0 引言

生物醫用材料（Biomedical materials）是用于診斷、治療、修復或替換人體組織或器官、或增進其功能的一類高技術新材料，涉及億萬人的健康，是保障人類健康的必需品[1]。納米生物醫用材料則是由現代化的納米技術和生物材料交叉、融合的全新高科技領域，是一個多學科交叉前景十分廣闊的領域，其顆粒尺寸在1～100nm范圍內。納米生物醫用材料的應用體現在納米級藥物、納米表面特性置換物、納米級微小檢測儀器、組織引導再生和組織替代等方面。本文通在查閱大量文獻[2-11]和咨詢專家的基礎上，對該領域的技術背景、主要政策和計劃及產業化和市場化趨勢進行了解，再利用web of science的核心合集對該領域的論文進行檢索與分析，最后根據分析結果提出一些技術建議和政策建議。

1 文獻分析

1.1 數據來源和分析工具

論文分析采用了湯森路透公司的web of science核心合集數據庫，以TS=（nanometer or nm or nano） and （“bio-medical” or “medical applications” or “biologic and biomedical application” or “drug carrier” or assembly） and （“drug delivery” or “drug deliver” or “biometric recognition” or “biometric identification” or “biological recognitionor” or “biological monitoring” or toxicology or Prepar* or synthesis or application）為檢索策略（2014-07-17），得到關于生物醫用納米材料的相關文獻9175篇，利用EXCEL進行數據分析。

1.2 總體情況分析

1.2.1 論文數量年度變化

圖1為生物醫用納米材料領域研究論文的11年年度變化情況。從中可以看出，2003～2013年間，生物醫用納米材料的研究論文呈逐年上升狀態，從各年發表的論文數量來看，從2003年的200多篇發展到2013年的1200多篇，其發展十分迅速，成果明顯增多，可以看出“生物醫用納米材料”研究已經引起學界和業界的高度關注，此階段掀起了“生物醫用納米材料”的研究熱潮，

1.2.2 研究方向分析

圖2和圖3分別是生物醫用納米材料領域所有論文和高被引論文排名前10的學科分布情況，揭示了2003-2014年生物醫用納米材料研究領域的論文學科分布情況。由圖2 和圖3可知生物醫用納米材料研究領域所有論文和高被引論文的前9個學科是一致的，第10個學科不同。該領域的主要學科是化學、材料科學、物理、科學技術其他主題和聚合物科學，其次是工程及藥學，發表論文數也較多。可以看出，化學、材料科學是生物醫用納米材料領域的主要研究方向。

1.2.3 研究主題的年代變化分析

表1列出了2005～2014生物醫用納米材料相關論文最受關注關鍵詞情況（按出現頻次由高到低排列）。從中可以看出，2006年之前，研究論文主要集中在自組裝、納米粒子、介孔材料、涂層等方面；2007～2009年，研究領域除了自組裝、納米粒子外，重點研究領域是藥物輸運、聚合材料；2010年至今則延續了上一段的研究趨勢，大量增加了研究論文，說明在這些領域的研究越來越廣泛和深入。

1.3 主要國家分析

1.3.1 主要國家發文量

圖4是2003-2014年發表生物醫用納米材料相關論文的主要國家發文量。中國、美國、日本、德國、南韓、法國、印度、英格蘭、意大利、加拿大這10個國家在該領域發表的論文數量占全部論文數量的95.858%。從論文分布來看，中國論文量居第一位，共3058篇，占全領域論文總數的33.329%，其次為美國，為2084篇，占全領域論文總數的22.713%。相對中國和美國，其他國家論文發表數量較少，所占比例均在10%以下。

1.3.2主要國家論文被引頻次分析

圖5顯示了2003-2014年主要國家相關論文的總被引頻次和篇均被引頻次情況。從中可以看出，美國的總被引頻次和篇均被引頻次遠遠高于其它國家，篇均被引用頻次高達35.09，說明美國在該領域的研究屬于世界一流水平，反映出該國在此領域的絕對領導地位；德國、法國、加拿大的篇均被引頻次也較高在25～30；其中，加拿大的論文總數雖然不多，但是篇均被引頻次較高，其中，Gaucher，G撰寫的論文“Block copolymer micelles： preparation， characterization and application in drug delivery”被引頻次高達 554，該文是關于嵌段共聚物微膠囊的制備、表征及應用于藥物輸運的研究。這可能與加拿大從政府到研發單位和用戶都重視新技術的應用、市場化和商業化有關，我們也可以看到中國論文的篇均被引頻次明顯較低，說明我國論文雖然在數量上有很大的優勢，但在質量和影響力上卻需要不斷增強。

1.4 主要研究機構分析

圖6顯示了主要研究機構發表論文數量（論文數量均在一百篇以上）與篇均被引頻次。中國的研究機構在發文量方面名列前茅，中國科學院、復旦大學、浙江大學、南京大學和吉林大學的發文量分別排在1、6、7、9、10，但篇均被引頻次普遍偏低；法國國家科學研究中心發文量排在第二；美國的加利福尼亞大學、美國能源部發文量分別排在3、4，篇均被引頻次排在1和3，說明美國研究機構的論文影響力處于較高水平，尤其是加利福尼亞大學，其篇均被引頻次高達47.09，而美國能源部的論文篇均被引頻次也接近45，；德國的馬克斯·普朗克協會發文量排在第5，篇均被引頻次略低于加利福尼亞大學為45.3；日本科學技術振興機構的論文發文量雖然不高，但篇均被引頻次卻排在第4。分析表明美國科研機構無論論文數量和影響力均具有較大優勢，德國次之，日本發文量不高，但論文影響力卻較高，而中國、法國的研究機構雖然論文數量較高，但其影響力相比美國、德國還存在一定差距。

表2列出了篇均被引頻次排在前三位的研究機構的高被引論文（被引次數前兩位），從中可以看出美國加利福尼亞大學在碳納米管和基于納米顆粒的核酸輸運方面的研究備受矚目；美國能源部關于半導體自組裝的研究較為深入，引起了人們的關注；而德國的馬克斯·普朗克協會的高被引論文被引頻次最高，一篇是關于納米自組裝的研究，一篇是晶體形態仿生技術的研究。

2 結論和建議

2.1 結論

美國、日本、歐盟及中國等國家都非常重視生物醫用納米材料的研究，制定了相關戰略和計劃促進物醫用納米材料的研發和商業化，從該領域英文文獻的數量來看，近十年生物醫用納米材料的研究成果呈逐年上升狀態；該領域在化學、材料科學、物理方面具有較多的研究和較高的研究水平；美國在該領域具有很強的實力，領導著生物醫用納米材料的發展，德國次之，我國在該領域的研發也具有一定實力，具有全球最高的發文量，在發文量前10的研究機構中就有5個，但是論文質量較差，說明我國在該領域技術與研究水平還有待提高。

隨著經濟的發展，對生物醫用材料及制品的需求越來越大，生物醫用材料產業得以高速發展，正在成長為世界經濟的支柱性產業，產業高度集中，產品多樣及生產和銷售國際化是生物醫用材料產業發展特點和趨勢。我國醫療器械產業近十年來雖快速增長，但仍供不應求，生物相容性材料和制品的需求量與實際用量存在差距。我國開發生物醫用材料和制品主要是中低檔產品，高端產品基本上依靠進口。因此，我國必須研發具有較好生物相容性的生物醫用高端產品-生物醫用納米材料及其制品

2.2 建議

綜合上述分析結果，我們提出以下建議：

（1）國家和政府加強引導，制定生物醫用納米材料的發展戰略和目標，加大政府支持力度，設立生物醫用納米材料創制重大專項及科研基金，吸引海外優秀人才回國。優化資源配置，提升基礎研究和應用研究的綜合實力，突破高技術產業發展的核心技術，研發具有產業化價值的重大專利技術，重點發展具有核心競爭力的前沿產業，培育一批具有國際市場競爭力的企業，改變高技術產業依賴進口的局面， 構建國際先進的現代生物醫用材料科學與產業體系，提高國際市場的競爭力和占有率。

（2）制定國家產業發展計劃，其重點發展領域為納米藥物/基因靶向傳遞系統、疾病早期診斷的微型系統、納米仿生生物材料、生物傳感器等。從戰略上高度重視生物醫用納米材料產業的發展，我國可以學習美國的經驗，制定專門針對生物醫用納米材料產業的政策，在投資、稅收上對生物醫用納米材料企業實施優惠政策，以激勵生物醫用納米材料產業的發展。

（3）技術層面：加快核心關鍵技術的開發，降低生產成本，實現自主創新；加強藥物輸送和控制釋放技術、醫學檢驗診斷的納米技術、組織引導再生與替代的納米技術和研發生物安全性納米材料。我國要突破關鍵技術的瓶頸，應加強生物醫用納米材料領域的情報研究工作，強化該領域技術研發和產業化的前瞻性。可以通過與國外研究機構聯合攻關，早日實現“十二五”及《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》的發展目標。

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[責任編輯：朱麗娜]