基于德温特专利数据库近10年组织工程支架、技术、假体领域的专利分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1698

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (18): 2894-2899.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1698

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基于德温特专利数据库近10年组织工程支架、技术、假体领域的专利分析

房梦雅¹，王青华¹，徐来²，顾晓松²，蒋葵¹

南通大学，¹医学信息学系，²江苏省神经再生重点实验室，江苏省南通市 226001

收稿日期:2019-01-31 出版日期:2019-06-28 发布日期:2019-06-28
通讯作者: 蒋葵，副教授，南通大学医学信息学系，江苏省南通市 226001
作者简介:房梦雅，女，1994年生，江苏省宿迁市人，汉族，在读硕士，主要从事组织工程领域信息研究。
基金资助:
江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX18_2405)，项目负责人：房梦雅；中国工程院重点咨询研究项目(2017-XZ-20)，项目负责人：顾晓松，付小兵

Patent analysis of tissue-engineered scaffold, technology and prosthesis in recent decade based on Derwent Innovations Index

Fang Mengya¹, Wang Qinghua¹, Xu Lai², Gu Xiaosong², Jiang Kui¹

¹Department of Medical Informatics, ²Jiangsu Provincial Key Laboratory of Neuroregeneration, Nantong University, Nantong 226001, Jiangsu Province, China

Received:2019-01-31 Online:2019-06-28 Published:2019-06-28
Contact: Jiang Kui, Associate professor, Department of Medical Informatics, Nantong University, Nantong 226001, Jiangsu Province, China
About author:Fang Mengya, Master candidate, Department of Medical Informatics, Nantong University, Nantong 226001, Jiangsu Province, China
Supported by:
the Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province, No. KYCX18_2405 (to FMY); the China Academy of Engineering Key Consulting Research Project, No. 2017-XZ-20 (to GXS and FXB)

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

德温特专利数据库：现隶属于科睿唯安(Clarivate Analytics)公司，以德温特世界专利索引(Derwent World Patent Index)和德温特世界专利引文索引(Patents Citation Index)为基础形成专利信息和专利引文信息数据库，收录了全世界1963年以后约一千万项基本发明和二千万项专利。

对组织工程领域专利分析的意义：通过对组织工程领域专利的年度分布、优先权国、专利权人、技术研发热点和核心专利等方面进行统计和分析，全面揭示组织工程领域研发热点及核心技术，为该领域相关研究人员有效利用专利信息提供参考。

背景：组织工程技术为解决器官供体不足、组织创伤重建等难题提供了有效的医学手段。

目的：统计和分析组织工程领域专利，全面揭示组织工程领域研发热点及核心技术，为组织工程领域相关研究人员有效利用专利信息提供信息参考。

方法：以德温特专利数据库(Derwent Innovations Index)为信息来源，通过编程提取数据后，利用Excel统计数据，从专利年度分布、优先权国、专利权人、研发热点和核心专利等方面进行研究分析。

结果与结论：近10年组织工程领域专利数量整体呈增长趋势，美国、中国和日本在专利申请数量上排名前3名；浙江大学、东华大学和加利福尼亚大学等学校在专利数量上排名靠前；泰科国际有限公司(TYCO HEALTHCARE GROUP LP)和强生医疗器械有限公司(ETHICON INC)两家美国公司在20项核心专利中各拥有2项且占据被引频次的前4位；美国组织工程产品引领市场；组织工程支架、组织工程技术和假体等是组织工程领域研发的热点；支架材料、细胞外基质、药物传输、构建技术和器械装置等术是组织工程领域的核心技术。

ORCID: 0000-0001-6864-5196(房梦雅)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 组织工程, 专利分析, 德温特专利数据库, 研发热点, 核心技术

Abstract:

BACKGROUND: Tissue engineering technology provides an effective medical means to solve the problems of organ donor insufficiency and tissue trauma reconstruction.

OBJECTIVE: To provide information reference for researchers of tissue engineering through the analysis of the patents data to grasp the hotspot and core technologies of tissue engineering.

METHODS: The information including the annual distribution of patents, priority countries, patentees, hotspot of technology and core patents by Excel after extracting the data by programming based on Derwent Innovations Index.

RESULTS AND CONCLUSION: In the past decade, the number of patents in the field of tissue engineering is on a rise. The most prolific countries are the United States, China and Japan. Zhejiang University, Donghua University, and the University of California are the leading institutions. Two United States companies, TYCO HEALTHCARE GROUP LP and ETHICON INC, each have two of the 20 core patents. The market of the relevant tissue-engineered products is led by the United States. Scaffolds, tissue engineering technology and prosthesis are the hot areas of tissue engineering. Scaffold materials, extracellular matrix, drug delivery, construction technology, and devices are the core technologies in the field of tissue engineering.

Key words: tissue engineering, patent analysis, Derwent Innovations Index, hotspot, core technologies

中图分类号:

房梦雅，王青华，徐来，顾晓松，蒋葵. 基于德温特专利数据库近10年组织工程支架、技术、假体领域的专利分析[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(18): 2894-2899.

Fang Mengya, Wang Qinghua, Xu Lai, Gu Xiaosong, Jiang Kui. Patent analysis of tissue-engineered scaffold, technology and prosthesis in recent decade based on Derwent Innovations Index[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(18): 2894-2899.

图/表（结果） 6

2.1 专利年度分布 2008至2018年组织工程领域的专利数量分布如图1所示，图中趋势线显示近10年组织工程领域专利数量整体呈增长趋势，除了2013和2015年较前一年数量有所降低外，其余年度专利数量保持每年5%以上的增长，到2017年专利数量年增长率达23%。因检索截止时间的原因，2018年的数据还不完整，但可预测其数量仍是可观的。各国对组织工程研发力度有增无减，并取得了一定的成果。组织工程重点关注组织与器官的构建与功能重建，为现代医学提供颠覆性技术，发达国家都将其列为重点发展的战略性高技术新兴产业。

2.2 专利优先权国分析一般来说，专利申请人首先在其所在国申请专利，然后1年内利用优先权申请国外专利^[11]，因此对专利优先权国分布情况的分析，便于人们从总体上掌握全球组织工程技术分布及各个国家在该领域的专利产出情况。通过对专利优先权中国别及专利数量的统计，得出了2008至2018年各国家、组织或地区的专利申请数量，其中申请欧洲、世界知识产权组织的专利数量分别是371件和136件，其余各个国家专利申请数量如图2所示。从图中可以看出，申请组织工程专利的国家分布较为广泛，组织工程技术对全球的重要影响可见一斑，其中美国以专利申请数量4 863件位居全球榜首，中国以专利申请数量4 589件稳居第二，日本以专利申请数量949件排名第三。

2.3 专利权人分析拥有的专利数量，一定程度上反映出专利权人的研发实力。

表1是拥有组织工程领域专利数量≥50件的9个单位机构及其所属国家，这9个高产专利权人都是大学，说明了大学是组织工程领域创新主体的事实。9所大学中有5所是中国的大学，共拥有组织工程专利459件；4所是美国的大学，共拥有组织工程专利263件。美国、中国是组织工程研发实力较强的国家。拥有专利最多的大学是浙江大学，共120件，说明该校在组织工程专利技术领域研发实力较强。

2.4 组织工程研发热点及核心技术分析

2.4.1 全球研发热点通过专利数据中的各种分类信息把握组织工程研发热点。德温特专利数据中的专利分类有国际专利分类号、德温特分类号和德温特手工代码3种，国际专利分类号以功能分类和应用分类相结合，侧重功能分类；德温特分类号是从宏观上对技术领域进行了分类^[12]；德温特手工代码是以应用性分类为基础，类的信息更简洁易懂，更容易把握组织工程领域的研发热点，故文章采用分类更为详细的德温特手工代码来研究专利的技术重点。

用Excel对研究纳入的专利数据中德温特手工代码出现频次进行统计，出现频次排名前20的德温特手工代码如表2所示。由于一件专利可归属不同的德温特手工代码，因此统计的频次总和会超过实际专利数量。表中德温特手工代码中出现频次最高的是“D09-C01E”，代表的是“组织工程支架”。组织工程支架材料的基本功能是构建再生组织的形态并协调各类细胞的行为，支架的设计必须了解天然组织的化学和材料特性，以及细胞相互作用的复杂机制，组织工程支架材料是组织工程领域产业化最活跃、产品输出最集中的部分^[13-14]。对于支架的设计，每个组织或器官的要求都有所不同，并且都很重要。例如在骨组织研究中，骨组织工程材料是离产业化较近的一种医疗器械产品，理想的支架材料是骨组织工程研究中的热点问题^[15]；心肌组织工程支架是心肌组织工程中极其重要的组成部分，应用于心肌组织工程的支架材料最好能使细胞执行其收缩功能^[16]。出现频次排名第二的代码是“B11-C04G”，代表的是“组织工程技术”。组织工程技术包含生物材料、种子细胞或支持细胞、活性因子(因子或核酸)和细胞基质与构建技术^[17]。出现频次排名第三的代码是“A12-V02”，代表的是“假体”，应用较多的假体包含上下肢、血管、椎间盘、乳腺、心脏瓣膜等。假肢问题是康复工程研究中的重要内容之一，随着工业发展，采用合金、塑料等新型材料成功研制了各式现代假肢^[18]。

对拥有专利数量≥50件专利权人所属专利的德温特手工代码进行频次统计，列出各专利权人出现频次排名前3的德温特手工代码，如表3所示。浙江大学、四川大学、华南理工大学、苏州大学和德克萨斯大学这几所大学排名前三的德温特手工单代码均为“D09-C01E、B11-C04G、A12-V02”，只存在顺序上的不同，表明这几所大学的重点研究领域都是组织工程支架、组织工程技术和假体。东华大学的重点研究领域包含组织工程支架、假体和溶胀剂，东华大学在溶胀剂方面的研究较多，例如“硫氰酸钠体系超高分子量聚丙烯腈溶胀和溶解过程的研究”、“溶胀剂对粘胶纤维催化脱水的研究”^[19-20]。组织工程技术、哺乳动物(包括人类)是加利福尼亚大学、哈佛医学院和哥伦比亚大学共同的重点研究领域，它们分别在组织工程支架、假体和聚合物(一般)各有所长。纵观这些专利权人的研究领域，备受共同关注的领域是组织工程支架和组织工程技术。

2.4.2 核心专利分析核心技术是具有突破性、关键性的技术。专利引文分析方法常被用来确定某一技术领域的核心技术^[21]，专利被引频次越高，专利技术在该领域的影响力也就越大。在德温特专利数据库中，将检索结果按照“被引频次”从高到低进行排序，表4是被引频次排名前20位专利分布情况，其中美国占了13项，美国不仅是专利数量最多的国家，也是拥有组织工程领域核心技术最多的国家。意大利的公司拥有2项核心专利，来自澳大利亚、日本、以色列、加拿大和英国的公司各有1项。核心技术是产品平台的支撑，产品是众多核心技术的合体。美国在核心技术中占有绝对优势，奠定了美国组织工程相关产品引领市场的地位，其中泰科国际有限公司(TYCO HEALTHCARE GROUP LP)和强生医疗器械有限公司(ETHICON INC)两家美国公司在20项核心专利中各拥有2项且占据被引频次的前4位，研发实力和企业竞争力不容小视。同时可以看到这些高影响力专利中没有属于中国的专利。尽管中国专利在数量上占据优势，但缺乏核心专利，这种现象反映了中国在组织工程领域核心技术上与发达国家的差距。

通过分析这20项高被引专利的摘要，对其进行初步分类：①材料的研发与设计占了4项，排名第3，4，5，13位。对于支架的制备，研究人员尝试各种技术如三维印刷和体内生物反应器及纳米技术^[22]，以改善支架的物理化学和生物学特性，3D打印技术是组织工程领域的研究热点之一，该技术具有打印精度高、可打印复杂结构及快速成型等优点，更是成为了体外构建组织和器官所需支架的不可或缺的制备技术之一^[23]；②疾病治疗技术占了4项，排名第11，12，14，16位，分别针对癌症、软骨缺损、血红蛋白病和皮肤病等疾病。研究表明由患者自体间充质干细胞构建的组织工程骨，具有良好的生物安全性和成骨效能，为临床骨源缺乏患者治疗提供了一条新的途径^[24]；③细胞外基质相关技术占了4项，排名第6，15，17，19位。细胞外基质为细胞生长和黏附力提供了改进的条件。细胞外基质、细胞和信号传导线构成了基于组织工程的三联体^[25]；④药物传输技术占了3项，排名第1，2，18位。每种损伤类型都需要一个特定的系统来输送生物分子和细胞，使用合适的生物材料使局部药物递送和持续释放^[26]；⑤器械装置占了2项，排名第9，10位。器械装置在组织工程中是有价值的装置，其中可以包含生物活性物质^[27]；⑥种子细胞技术占了1项，排名第20位。进入临床的组织工程产品大多是不添加细胞的组织工程产品，干细胞的临床应用主要涉及血液病的治疗^[28]；⑦构建技术占了2项，排名第7，8位，包含了组织工程技术中不同组织构建内容，研究特定组织或器官再生的分子机制^[29]，可更好地理解和复制再生微环境。

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引言

世界卫生组织公布的数据显示，全世界对器官的需求量已远远大于器官供给量。当今世界有一千多万患者正等待着角膜移植，一千多万人因皮肤创伤需要医疗救治，全球每年超过百万人因肝衰竭死亡，每年数百万人因神经损伤导致残疾。组织工程学的提出、建立和发展，不但为修复、替代或再生缺损组织提出了更先进的方法，而且可缓解供区缺损和不足，同时减少住院时间和费用^[1]。组织工程的基本原理是：从组织中分离出种子细胞进行培养扩增，然后将扩增的细胞和支架材料按一定比例混合形成复合物，再将复合物植入体内毁损部位，最终形成相应的组织或器官^[2]。由于组织工程在临床治疗效果上有显著优势，在产业化方面有广阔前景，组织工程领域的研究及转化备受关注。中国科技部国家生物技术发展中心在2017年宣布提供45.45亿元和21.59亿元人民币资助2个重点项目：“干细胞及转化研究”和“生物医用材料研发与组织器官修复替代^[3] ”。目前，应用组织工程技术构建骨、软骨和皮肤等结构性组织已较为成熟^[4]。

根据世界知识产权组织的统计，全球有90%以上的发明创造信息都是首先通过专利文献反映出来的，专利信息包含了世界上90%-95%的技术信息，有效利用专利信息，可缩短研发时间、节省研发费用^[5]。

目前国内有一些学者基于专利分析了组织工程领域的发展现状，但仅限于组织工程某一领域，例如生物可降解血管支架的现状分析^[6-7]、碳纳米材料生物医用的发展趋势及干细胞技术的创新趋势研究等^[8-9]，缺少针对组织工程专利信息的整体分析。鉴于这种现状，文章开展了基于专利分析的对组织工程领域近10年发展的时间曲线、优先权国、研发热点和核心技术的研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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