生物医用纳米材料的研究进展及发展态势分析

孙建红

【摘 要】纳米生物医用材料是由纳米技术和生物材料交叉、融合的全新高科技领域。为全面地揭示生物医用纳米材料的发展趋势及研究进展，首先在查阅文献和咨询专家的基础上对该领域的技术背景、主要政策和计划，产业化和市场化的趋势进行了解，然后再利用web of science的核心合集对该领域文献进行检索，再对文献的数量年度变化、研究方向、研究主题、主要国家和机构的发文量与被引频次进行统计和分析，最后根据分析结果提出建议，以便为政策制定者和相关研究者提供参考。

【关键词】生物医用；纳米材料；web of science；态势分析

【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）是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官、或增进其功能的一类高技术新材料，涉及亿万人的健康，是保障人类健康的必需品[1]。纳米生物医用材料则是由现代化的纳米技术和生物材料交叉、融合的全新高科技领域，是一个多学科交叉前景十分广阔的领域，其颗粒尺寸在1～100nm范围内。纳米生物医用材料的应用体现在纳米级药物、纳米表面特性置换物、纳米级微小检测仪器、组织引导再生和组织替代等方面。本文通在查阅大量文献[2-11]和咨询专家的基础上，对该领域的技术背景、主要政策和计划及产业化和市场化趋势进行了解，再利用web of science的核心合集对该领域的论文进行检索与分析，最后根据分析结果提出一些技术建议和政策建议。

1 文献分析

1.1 数据来源和分析工具

论文分析采用了汤森路透公司的web of science核心合集数据库，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）为检索策略（2014-07-17），得到关于生物医用纳米材料的相关文献9175篇，利用EXCEL进行数据分析。

1.2 总体情况分析

1.2.1 论文数量年度变化

图1为生物医用纳米材料领域研究论文的11年年度变化情况。从中可以看出，2003～2013年间，生物医用纳米材料的研究论文呈逐年上升状态，从各年发表的论文数量来看，从2003年的200多篇发展到2013年的1200多篇，其发展十分迅速，成果明显增多，可以看出“生物医用纳米材料”研究已经引起学界和业界的高度关注，此阶段掀起了“生物医用纳米材料”的研究热潮，

1.2.2 研究方向分析

图2和图3分别是生物医用纳米材料领域所有论文和高被引论文排名前10的学科分布情况，揭示了2003-2014年生物医用纳米材料研究领域的论文学科分布情况。由图2 和图3可知生物医用纳米材料研究领域所有论文和高被引论文的前9个学科是一致的，第10个学科不同。该领域的主要学科是化学、材料科学、物理、科学技术其他主题和聚合物科学，其次是工程及药学，发表论文数也较多。可以看出，化学、材料科学是生物医用纳米材料领域的主要研究方向。

1.2.3 研究主题的年代变化分析

表1列出了2005～2014生物医用纳米材料相关论文最受关注关键词情况（按出现频次由高到低排列）。从中可以看出，2006年之前，研究论文主要集中在自组装、纳米粒子、介孔材料、涂层等方面；2007～2009年，研究领域除了自组装、纳米粒子外，重点研究领域是药物输运、聚合材料；2010年至今则延续了上一段的研究趋势，大量增加了研究论文，说明在这些领域的研究越来越广泛和深入。

1.3 主要国家分析

1.3.1 主要国家发文量

图4是2003-2014年发表生物医用纳米材料相关论文的主要国家发文量。中国、美国、日本、德国、南韩、法国、印度、英格兰、意大利、加拿大这10个国家在该领域发表的论文数量占全部论文数量的95.858%。从论文分布来看，中国论文量居第一位，共3058篇，占全领域论文总数的33.329%，其次为美国，为2084篇，占全领域论文总数的22.713%。相对中国和美国，其他国家论文发表数量较少，所占比例均在10%以下。

1.3.2主要国家论文被引频次分析

图5显示了2003-2014年主要国家相关论文的总被引频次和篇均被引频次情况。从中可以看出，美国的总被引频次和篇均被引频次远远高于其它国家，篇均被引用频次高达35.09，说明美国在该领域的研究属于世界一流水平，反映出该国在此领域的绝对领导地位；德国、法国、加拿大的篇均被引频次也较高在25～30；其中，加拿大的论文总数虽然不多，但是篇均被引频次较高，其中，Gaucher，G撰写的论文“Block copolymer micelles： preparation， characterization and application in drug delivery”被引频次高达 554，该文是关于嵌段共聚物微胶囊的制备、表征及应用于药物输运的研究。这可能与加拿大从政府到研发单位和用户都重视新技术的应用、市场化和商业化有关，我们也可以看到中国论文的篇均被引频次明显较低，说明我国论文虽然在数量上有很大的优势，但在质量和影响力上却需要不断增强。

1.4 主要研究机构分析

图6显示了主要研究机构发表论文数量（论文数量均在一百篇以上）与篇均被引频次。中国的研究机构在发文量方面名列前茅，中国科学院、复旦大学、浙江大学、南京大学和吉林大学的发文量分别排在1、6、7、9、10，但篇均被引频次普遍偏低；法国国家科学研究中心发文量排在第二；美国的加利福尼亚大学、美国能源部发文量分别排在3、4，篇均被引频次排在1和3，说明美国研究机构的论文影响力处于较高水平，尤其是加利福尼亚大学，其篇均被引频次高达47.09，而美国能源部的论文篇均被引频次也接近45，；德国的马克斯·普朗克协会发文量排在第5，篇均被引频次略低于加利福尼亚大学为45.3；日本科学技术振兴机构的论文发文量虽然不高，但篇均被引频次却排在第4。分析表明美国科研机构无论论文数量和影响力均具有较大优势，德国次之，日本发文量不高，但论文影响力却较高，而中国、法国的研究机构虽然论文数量较高，但其影响力相比美国、德国还存在一定差距。

表2列出了篇均被引频次排在前三位的研究机构的高被引论文（被引次数前两位），从中可以看出美国加利福尼亚大学在碳纳米管和基于纳米颗粒的核酸输运方面的研究备受瞩目；美国能源部关于半导体自组装的研究较为深入，引起了人们的关注；而德国的马克斯·普朗克协会的高被引论文被引频次最高，一篇是关于纳米自组装的研究，一篇是晶體形态仿生技术的研究。

2 结论和建议

2.1 结论

美国、日本、欧盟及中国等国家都非常重视生物医用纳米材料的研究，制定了相关战略和计划促进物医用纳米材料的研发和商业化，从该领域英文文献的数量来看，近十年生物医用纳米材料的研究成果呈逐年上升状态；该领域在化学、材料科学、物理方面具有较多的研究和较高的研究水平；美国在该领域具有很强的实力，领导着生物医用纳米材料的发展，德国次之，我国在该领域的研发也具有一定实力，具有全球最高的发文量，在发文量前10的研究机构中就有5个，但是论文质量较差，说明我国在该领域技术与研究水平还有待提高。

随着经济的发展，对生物医用材料及制品的需求越来越大，生物医用材料产业得以高速发展，正在成长为世界经济的支柱性产业，产业高度集中，产品多样及生产和销售国际化是生物医用材料产业发展特点和趋势。我国医疗器械产业近十年来虽快速增长，但仍供不应求，生物相容性材料和制品的需求量与实际用量存在差距。我国开发生物医用材料和制品主要是中低档产品，高端产品基本上依靠进口。因此，我国必须研发具有较好生物相容性的生物医用高端产品-生物医用纳米材料及其制品

2.2 建议

综合上述分析结果，我们提出以下建议：

（1）国家和政府加强引导，制定生物医用纳米材料的发展战略和目标，加大政府支持力度，设立生物医用纳米材料创制重大专项及科研基金，吸引海外优秀人才回国。优化资源配置，提升基础研究和应用研究的综合实力，突破高技术产业发展的核心技术，研发具有产业化价值的重大专利技术，重点发展具有核心竞争力的前沿产业，培育一批具有国际市场竞争力的企业，改变高技术产业依赖进口的局面， 构建国际先进的现代生物医用材料科学与产业体系，提高国际市场的竞争力和占有率。

（2）制定国家产业发展计划，其重点发展领域为纳米药物/基因靶向传递系统、疾病早期诊断的微型系统、纳米仿生生物材料、生物传感器等。从战略上高度重视生物医用纳米材料产业的发展，我国可以学习美国的经验，制定专门针对生物医用纳米材料产业的政策，在投资、税收上对生物医用纳米材料企业实施优惠政策，以激励生物医用纳米材料产业的发展。

（3）技术层面：加快核心关键技术的开发，降低生产成本，实现自主创新；加强药物输送和控制释放技术、医学检验诊断的纳米技术、组织引导再生与替代的纳米技术和研发生物安全性纳米材料。我国要突破关键技术的瓶颈，应加强生物医用纳米材料领域的情报研究工作，强化该领域技术研发和产业化的前瞻性。可以通过与国外研究机构联合攻关，早日实现“十二五”及《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的发展目标。

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[10]崔福斋，李艳，李恒德.国内外生物医用材料产业分析[J].新材料产业，2010（3）：48-52.

[11]中国宏观经济信息网.我国生物医用材料发展潜力大[EB].2005.08.24.www.macrochina.com.cn.

[责任编辑：朱丽娜]