近期，重庆大学王贵学教授、同济大学张海军教授和北京大学郑玉峰教授联合团队在科爱创办的期刊Bioactive Materials上联合发表文献计量学研究文章，对锌基可生物降解材料领域的历史概况、研究热点和发展趋势进行了客观的分析和描述。结果表明，体内研究、降解性能，微观结构、动态再结晶、增材制造、表面活性修饰有可能成为未来的研究热点。仿生骨修复材料和神经血管支架有望成为锌合金产品研究的未来方向。

01研究内容简介

生物医学金属材料如不锈钢、Co-Cr合金和Ti合金因其卓越的力学性能和耐腐蚀性被广泛用于植入物。然而，植入物随着身体恢复会减弱效果，甚至可能造成伤害，需要二次手术移除。相比之下，可生物降解的金属和合金在完成功能后能逐渐降解，避免对周围组织造成不利影响，有助于减少并发症，促进身体机能恢复。但需选择具有基本生理功能的金属元素用于制备材料，以确保适当降解速率，避免毒性积累。在可生物降解金属中，镁、铁和锌合金备受研究。镁虽早开发且临床测试广泛，但快速降解和氢气释放可能导致机械完整性不足，阻碍组织修复。铁具有高机械强度和成型性，但弹性模量高，可能引发炎症。锌降解速度介于镁和铁之间，无毒且具有良好加工性，还显示出优异MRI兼容性。作为人体必需营养素，锌在促进伤口愈合、抗氧化和抗炎方面发挥关键作用，成为研究热点。本文作者通过文献计量综述客观概述了可生物降解锌合金的历史特征、研究热点和发展趋势。使用CiteSpace等工具评估研究，总结文献历史，突出重要贡献文章，确定活跃课题，并揭示未来研究趋势。这种基于文献的方法有助于消除主观判断，更全面地评估领域情况，推动生物医学金属材料的发展。

一、锌基生物可降解金属材料领域文献分布特征

作者分析了16年里（2007-2022）该领域632篇关于锌基生物可降解金属材料的相关文献，包括553篇研究文章、50篇综述和29篇其他类型论文。图1展示了近十几年来锌基生物可降解金属材料领域的文献之间存在广泛的联系。其中，Mostaed E (2018), Mostaed E (2016), and Yang HT (2017)的具有最高的共现频率；LiuXW（2015）和Li HF（2015）表现出较高的中心性，说明这五篇文献在该领域占据重要地位。此外，在被引率最高的三篇文章中，Vojtech D（2011）的文章首次详细研究了锌合金在模拟生物环境中的力学性能和腐蚀行为；Bowen PK（2013）首次在动物身上证明，与降解速度过快的镁合金和铁合金降解产物的毒副作用相比，锌合金作为心血管支架的生物可吸收材料具有巨大的潜力；Zheng YF（2014）首次对可生物降解金属（BM）进行了定义和分类，总结了其微观结构、力学性能、降解机制和体内研究。

图1：The citation co-occurrence network. The color bar from left(white) to right(red) indicates the year from 2007 to 2022.

二、锌基生物可降解金属材料领域活跃主题演变

作者展示了锌基生物可降解金属材料领域的学科突现、关键词突现和引文突现图谱，以揭示整个时间跨度(2007-2022)的锌基可生物降解金属材料的研究进展。分析结果显示（图2和表1），合金加工技术、合金成分、合金在使用过程中内部微观结构的变化（断裂、相、位错、动态再结晶）、合金降解行为、合金功能活性和界面研究可能未来几年，成为锌基生物可降解金属材料的研究热点。

图2：The top 30 keywords with the strongest citation bursts.

表1 The subject categories and keywords burst with a burst period from beginning to 2021.

三、锌基生物可降解金属材料领域研究子领域热点变化

关键词之间存在很强的内在相关性，并且可以根据此形成不同的聚类。识别这些簇可以更直观地描述锌基可生物降解金属材料研究中的各个子领域。如图3所示，#0机械性能和#9抗菌活性是生物可降解材料的基本要求，因此贯穿于整个开发过程。由于#2铁的降解困难，它没有被克服，导致研究热情下降。在经历了生物可降解聚合物、铁和镁等材料之后，#3生物可降解材料的选择逐渐集中在锌合金上，从而暂时度过了爆发期。由于锌合金长期以来一直在合金元素的选择和开发中，#6的耐蚀性和#8的微观结构处于持续但不热的研究阶段。目前，正在尝试选择更理想的合金用于#1塑性变形、#5表面改性和#4增材制造，以提高生物相容性（#7活化），因而这几个子领域获得了更多关注。

图3：Keyword cluster snapshots. (A) Clustering form. (B) Timeline form. The Y-axis represents the frequency of occurrence.

四、锌基生物可降解金属材料研究的新兴主题

作者绘制了2022年排名前六的模块的所有关键词（图4）。这些模块可能代表未来五年甚至更长时间锌合金领域的新兴趋势。其中，模块4属于“机械性能”，这与锌合金材料的机械性能不断优化以满足临床需求有关。直到最近几年，才逐渐开发出具有真正满足临床要求的机械性能的锌合金。基于上述发现，增材制造、应变软化、机械性能研究、植入式材料和可吸收支架可能是未来5年甚至更长时间内锌合金领域的新兴趋势。此外，基于引文跨度的时间轴（图5）提示#0微观结构、#2扫描电镜、#3增材制造、#4激光粉末床融合、#5植入物和#7Zn–1Mg将成为未来的研究热点。

最后，作者进行总结，锌基生物可降解金属材料领域的研究人员深入研究了合金元素、加工技术和多组分合金的优化如何改变锌合金的微观结构，这种变化同时影响它们的机械性能、腐蚀速率和生物相容性；此外，还观察到了应变软化、蠕变和室温老化，并尝试了各种方法来解决这些问题。同时，为了满足临床需求和加快工业应用，锌合金表面涂层、增材制造和体内研究也受到关注。在上述研究的基础上，锌合金骨板、骨螺钉和冠状动脉支架的临床试验，以及对仿生骨修复材料和神经外科支架的研究，有望成为锌合金产品研究的未来方向。

图4：The keywords of the top 6 modules in 2021. (A) Module 1. (B) Module 2. (C) Module 3. (D) Module 4. (E) Module 5. (F) Module 6.

图5：The reference cluster map. (A) Citation timeline visualization. (B) Citation frequency distribution of the burst citations, X-axis: year, Y-axis: citation frequency.

02论文第一/通讯作者简介

03资助信息

本工作得到了国家自然科学基金（12032007，31971242，82270535）和重庆金风实验室科技创新项目（jfkyjf202203001）的资助，并得到了苏州大学唐朝君教授对本文的修改提出的宝贵建议，以及重庆公共卫生重点学科和国家生物产业基地（重庆）公共实验中心的支持。

04原文信息

Yuan K, Deng C, Tan L, Wang X, Yan W, Dai X, Du R, Zheng Y, Zhang H, Wang G.