李柏志１ 周立娟２ 赫玉芳３ 孙文艺４ 李正伟５ 黄志成６１．吉林大学再生医学科学研究所 吉林 长春,１３００２１;２．吉林省科学技术信息研究所 吉林 长春 １３００３３;３．吉林省中医药科学院 吉林 长春 １３００２１;４．吉林大学药学院 吉林 长春,１３００２１;５．吉林大学第二临床医院 吉林 长春,１３００４１;６．吉林省肿瘤医院 吉林 长春 １３００１２ 基金项目:吉林省科技厅课题“组织工程化人工皮肤专利战略研究”(２０１３０４１６００６ZG)项目支撑、吉林省卫生厅科技项目支撑. 第一作者:李柏志(１９８３－)男,毕业于吉林大学,博士学历,研究方向:医学生物工程学. 并列第一作者:周立娟(１９８２－)女,毕业于吉林大学,博士学历,中国科学技术信息研究所博士后,研究方向:重点领域专利分析及研究. 通讯作者:孙文艺(１９７２－)男,毕业于吉林大学,博士学历,研究方向:医学生物工程学.
【摘要】 组织工程化人工皮肤(TissueEngineeredArtificialSkin)是当今世界医学生物工程研究的热门领域.本文对DerwentInnovationIndex(DII)专利数据库收录的１９６８－２０１４年世界范围内申请的组织工程化人工皮肤技术专利进行了数据计量分析,给出了组织工程化人工皮肤专利的年度分布、地区分布、研发重点分布、机构分布等,揭示了已展现出明显优势的组织工程化人工皮肤技术的创新现状和发展趋势,所得到的结果可为这种新技术的研发决策提供支持与依据.研究发现,组织工程化人工皮肤技术近年来发展迅速,美国和中国对组织工程化人工皮肤领域研究资助力度持续加大,美国和日本在组织工程化人工皮肤研究领域占据主导地位. 【关键词】 组织工程化人工皮肤技术; 创新现状; 发展趋势; 专利分析AStudyoftheTrendsofTissueEngineeredArtificialSkinTechnologyInnovationbasedonPatentAnalysis Libai－bhi１Zhouli－juan,２Haoyu－fang３Sunwen－yi４?Lizheng－wei５Huangzhi－cheng６ (１．InstituteofFrontierMedicalScienceofJilinUniversity,Changchun,Jilin １３００２１,China;２．InstituteofScientificandTechnicalInformationofJilin,Changchun,Jilin１３００３３,China;３．AcademyofChineseMedicalSciencesofJilinProvince,Changchun,Jilin１３００２１,China;４．Schoolof PharmaceuticalSciences,Changchun,Jilin １３００２１,China;５．TheSecond Hospitalof JiLin University,Changchun,Jilin１３００４１,China;６．JilinCancerHospital,Changchun,Jilin１３００１２,China)【Abstract】 TissueEngineeredArtificialSkinistheworld＇smostpopularareasofscientificResearch．ThepapermetrologicallyanalyzesthedataoftheTissueEngineeredArtificialSkintechnologypatents(１９６８—２０１４)collectedworldwidebytheDerwentInnovationIndexdatabase,andinvestigatesthevariationoftheanＧnualpatentamountintheperiod,thepatentamountofeachmajorcountry,thekeytechniquesofthepatents,andthepatentamountofeachmajorenterprise,andfinally,elaboratestheinnovationstatusanddevelopmenttrendsofthetechnology,theperformancesuperiorityofwhichisobviouslyemerging．Theresultsofthestudycanprovidethesupportandbasisfordecisiononthenewtechnologyresearch．Afteranalysis,theauthorfindsoutthatTissueEngineeredArtificialSkinTechnologydevelopsswiftlyinrecentyears,USandChinahadinvestedalargeamountofmoneyonTissueEngineeredArtificialSkin,USandJapanplayedadomＧinant【rKoeleyownorTdiss】sueEngineeredArtificialSkin． TissueEngineeredArtificialSkin; Innovationstatus; Developmentwends; Patentanalysis 【中图分类号】R３１８．１【文献标识码】A 【文章编号】１００８－６３１５(２０１５)１０－００１７－０１
皮肤是人体最大的器官,是与外界环境接触的屏障,具有保护机体、调节体温、排泄废物等功能.组织工程化人工皮肤是应用工程学和生命科学的原理与方法,构建生物性替代物,以恢复、维持受损器官或组织功能的一门科学[１],为人工构建一种皮肤替代物提供了崭新且富有挑战性的途径,包括结构组织的修补,器官移植与人工器官替换,还有药物传递、细胞治疗等.组织工程化人工皮肤的发展,开辟了由细胞培养向组织培育的道路,为组织器官缺损病人的治疗提供了新的治疗方法,具有深远的科学价值和广泛的研究及应用前景.因此,组织工程将是２１世纪具有巨大潜力的高技术产业,成为医学发展的重要方向之一. 早在２０世纪６０年代中期,科学家们用于烧伤治疗的人工皮肤已经作为对症性治疗措施而在临床上应用.随后,合成性纤维开始用于烧伤治疗的人工皮肤的实验研究;７０年代早期,科研人员开始致力于对植入物的人工表面进行处理,以使之避免引起血液凝集,如对材料表面引入特殊的肝素复合物涂层等.其它研究集中于对可用作植入物或组织工程支架材料的各种有机聚合物进行毒性和生物相容性研究,以及研制作为人工皮肤基础的新型明胶;７０年代后期,研究人员开始应用以胶原为基础的人工皮肤进行口腔粘膜损伤的治疗;８０年代后,在组织工程和生物材料研究领域,世界范围内许多大学建立了生物医学工程系.
美国在１９８８年以基金和资助的形式建立了一系列的实验室.目前,美国已有相当数量的研究机构(包括NASA,DOE,NIH 等),许多相关大学(包括MIT,UCSD,OMAS等)以及许多公司都参与了组织工程的研究.日本也开展了相应的研究工作,并取得了一些进展,如人工皮肤、人工肝脏、人工血管的产生.美国于１９９２年为组织移植和实用研究建立了５个组织库,１９９３年建立了第一个生物材料应用实验室,１９９４年波士顿医学中心儿童医院成立了专门移植和组织工程实验室;同年,JCellularBiochemistry杂志为组织工程研究开辟了专栏.与此同时,我国的许多科学工作者也以极大的热诚投入了组织工程的研究热潮.为了更清楚地了解当今世界组织工程人工皮肤研究热点领域和未来的发展方向,本文基于专利分析方法研究了全球组织工程人工皮肤的创新发展趋势,专利在一定程度上反映目前研究的重点领域、技术的发展状况及未来趋势[１９],以期为相关组织工程人工皮肤研究开发决策提供支持和依据. １ 数据来源与分析方法１．１ 数据来源本研究数据来源以美国科学情报研究所(ISI)出版的DerwentInnovationIndex(DII)数据库为数据来源,利用主题词检索的方法,检索并下载了１９６８－２０１４年期间世界３４个国家、地区和知识产权组织公布的组织工程化人工皮肤技术专利,共计３４,９０５件.检索策略如下所示:TS:Ts＝(＂tissue－engineeredartificialskin＂or＂tissue－engineeredskin＂or＂artificialskin＂or＂artificialskinsubstitutes＂or＂skinsubstitutes＂or＂derＧmal＂or＂compositeskinsubstitutes＂or＂acellulardermalmatrix＂or＂extracelＧlularmatrix＂or＂chitosan＂or＂epidermalstemcells＂or＂woundhealing＂) １．２ 研究方法对检索结果的标题、摘要、申请人、申请日、以及专利分类号等必要的字段进行了保存和数据加工.利用ThomsonDataAnalyzer分析软件对其进行数据清洗整理、数据挖掘和可视化分析.数据下载截止日期是２０１４年６月１日. 由于专利从申请到公开一般需要十几个月的时间,因此２０１３－２０１４年的数据仅供参考. ２ 结果与讨论下面分别对１９６８－２０１４年世界组织工程化人工皮肤专利的年度分布、地区分布、研发重点分布、企业分布等情况进行分析. ２．１ 专利的年度分布截止至２０１４年６月,共检索得到３４,９０５件组织工程化人工皮肤专利.如图１所示,从１９６８年出现了全球第一件组织工程化人造皮肤技术相关的专利申请后,直至１９８４年专利数量一直处于较低水平,之后随着研究的深入人工皮肤的应用潜力获得认可,尤其是在２０００年以后随着组织工程人工皮肤技术研究在全球的兴起,人工皮肤作为组织工程领域最重要的方向之一,也得到了快速发展,专利申请量开始快速增长,并于２０１３年达到峰值３,１８０件.考虑到２０１４年的数据更新不完全,可以判断目前组织过程化人造皮肤技术正处于快速创新时期.这充分表明了组织工程化人工皮肤技术具有的巨大科学价值和商业价值,得到世界各国的政府、研究机构和企业等认可和关注.
２．２ 专利的地区分布为系统分析与对比主要国家组织工程人工皮肤领域专利申请情况,本研究对专利申请量前５位的国家/地区逐年申请量进行了统计.由图２可见,各主要国家对组织工程人工皮肤的研发都主要集中在１９８５年以后,美国和日本起步最早,专利申请量最高,但日本在２０００年后专利申请量呈逐年下降,美国一直领先.中国、韩国和俄罗斯位于第三、第四和第五,中国对组织工程人工皮肤的研发起步较晚,主要集中在２００４年以后,但２００９年中国专利申请量已经取代美国成为全球第一,说明近几年国内在组织工程人工皮肤研发方面比较活跃. ２．３ 专利的研发重点分布专利分类反映了专利申请的内容特征.通过对组织工程人工皮肤技术专利数据的国际专利分类(IPC)分类号进行统计分析,可以帮助识别世界人工皮肤技术的研发重点.由于一件专利可归属于不同IPC类别,因此根据IPC分类号统计的专利总量会超过实际专利总量.
表１显示了组织工程人工皮肤技术领域排名前１０位的技术类别(IPC小类).从全球来看,组织工程人工皮肤技术研发主要集中在医用、牙科用或梳妆用的配制品、化合物或药物制剂的治疗活性、微生物或酶;其组合物;繁殖,保藏或维持微生物;变异或遗传工程;培养基等方向.其中,医用、牙科用或梳妆用的配制品、化合物或药物制剂的治疗活性的专利申请量明显高于其它类别,是组织工程人工皮肤技术最为重要的研发方向. 主要的专利技术集中在中国、美国、日本和韩国等国.中国在含肽的医药配制品分支申请量为第一,且在各技术分支的专利申请都有较好的表现,是组织工程人工皮肤相关专利申请量最高的国家;美国在抗原抗体医药配制品方面和含肽的医药配制品等分支中申请量排名第一,在各技术分支的专利分布比较均匀;日本和韩国在各技术领域都有专利申请,其他国家/地区在各技术分支的申请量都较低,研发强度较弱.从图３可以看出,医用、牙科用或梳妆用的配制品、化合物或药物制剂的治疗活性是其组织工程人工皮肤技术的主要攻克领域.
表１ 干细胞技术专利前１０位IPC小类专利数量及分类注释
２．４ 专利的主要申请机构表２显示了申请组织工程人工皮肤技术领域专利数量排名前２０位的研发机构.申请数量排名第一的是美国基因泰克公司,其专利申请量达到３８２件; 其次为美国人类基因组科技公司,其专利申请量也达到３７７件;排名第三位的是美国爱力根公司.２０所居世界前列的研究机构中,有１４家机构属于企业, 表明组织工程人工皮肤研究目前处于临床应用阶段.排名前２０位的机构中, 美国共有１３家机构进入,而且排名前５位的机构中有４个机构为美国所有. 中国、日本有２家机构,表明美国在组织工程人工皮肤研究领域居于世界绝对的领先地位,大部分的专利都掌握在美国机构手中.
３ 结论通过对１９６８－２０１４年世界组织工程人工皮肤专利的分析发现,１９６８年出现了全球第一件组织工程化人造皮肤技术相关的专利申请后,直至１９８４年专利数量一直处于较低水平,之后随着研究的深入人工皮肤的应用潜力获得认可,尤其是在２０００年以后随着组织工程人工皮肤技术研究在全球的兴起,人工皮肤作为组织工程领域最重要的方向之一,也得到了快速发展,专利申请量开始快速增长,日本是组织工程人工皮肤相关专利申请量较高的国家,其次是中国,中国是近几年增长速度最快的国家. 从技术发展及专利申请来看,组织工程化人工皮肤技术已经取得了许多显著的成就,未来的组织工程人工皮肤仍是在皮肤溃疡、大疱性表皮松解症、光化
性紫癜、烧伤、皮肤病、外伤及手术后皮肤缺损、整形术等方面具有较大潜力的产业化,治疗应用前景十分广阔,从具有较大潜力,其研究要从长远利益出发,不能也不存在一蹴而就的可能.
论文作者:李柏志１ 周立娟２ 赫玉芳３ 孙文艺４ 李正伟５ 黄志成６
论文发表刊物:《中国综合临床》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/2/23
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