硅橡膠在醫(yī)療材料領(lǐng)域的應用專利技術(shù)綜述

吳迪 廖佩姿

摘要：硅橡膠具有良好的生理惰性、耐老化性，還具有優(yōu)異的生物相容性，在人體內(nèi)不易引起異物反應，不會對周圍組織引發(fā)炎癥，因而被廣泛應用于醫(yī)學材料領(lǐng)域。通過檢索專業(yè)數(shù)據(jù)庫，對硅橡膠在醫(yī)療中的專利申請量趨勢、專利申請的分布情況及其技術(shù)發(fā)展進行了分析。

關(guān)鍵詞：硅橡膠；醫(yī)療；專利分析；技術(shù)路線；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TQ333.93；G306文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）35-0156-03

Overview of Patent Technology for the Application of Silicone Rubber in the Field of Medical Materials

WU DiLIAO Peizi（Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office， CHIPA， Chengdu Sichuan 610213）

Abstract： Silicone rubber has good physiological inertness， resistance to aging， and also excellent biocompatibility， does not induce foreign body response in the human body， does not induce inflammation to surrounding tissues， and the like， and thus silicone rubber is widely used in the field of medical materials. Trends in patent application quanti？ ties， distribution of patent applications， technological developments of silicone rubbers in medicine were analyzed by searches of specialized databases.

Keywords： silicone rubber；medical；patent analysis；technical routes；trends in development

硅橡膠是聚硅氧烷最重要的產(chǎn)品之一，主鏈由硅和氧原子交替構(gòu)成，硫化前為高摩爾質(zhì)量的線型聚硅氧烷，硫化后成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體[1]。在當前眾多的醫(yī)用高分子材料中，硅橡膠無論在數(shù)量上還是品種上都占主導地位。為了掌握硅橡膠在醫(yī)療中的應用發(fā)展和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，通過專業(yè)數(shù)據(jù)庫檢索，對硅橡膠在醫(yī)療材料領(lǐng)域應用的專利申請量趨勢、專利申請的分布情況及其技術(shù)發(fā)展進行了專利分析。

1硅橡膠在醫(yī)療中的技術(shù)發(fā)展趨勢

選擇CNABS為中文專利數(shù)據(jù)庫，DWPI為外文專利數(shù)據(jù)庫，專利數(shù)據(jù)截止到2021年3月7日。檢索過程中，采用分總式的檢索策略，得到硅橡膠在醫(yī)療相關(guān)應用中的初步專利數(shù)據(jù)樣本，然后經(jīng)過人工去噪最終得到供分析的專利數(shù)據(jù)樣本，并重點分析了申請量趨勢、申請人及技術(shù)路線等信息。

1.1全球?qū)＠暾埩口厔莘治?/p>

通過檢索和人工去噪最終得到硅橡膠在醫(yī)療相關(guān)應用中的專利數(shù)據(jù)樣本，并根據(jù)申請年份對年度相關(guān)專利數(shù)量進行統(tǒng)計，以分析該技術(shù)領(lǐng)域的逐年發(fā)展趨勢。在1964年前后，國外研究人員開始對硅橡膠制成的醫(yī)療用品開展相關(guān)研究。國內(nèi)對于醫(yī)用硅橡膠制品的研發(fā)則起步相對較晚，到了21世紀才開始進行大量的相關(guān)研究，而近十幾年來國內(nèi)醫(yī)用硅橡膠領(lǐng)域的研發(fā)也取得了巨大進展。其中，2014年和2018年的相關(guān)專利申請量漲幅最為明顯，2018年的專利申請量更是達到了全球?qū)＠暾埩康?5%，2018年后由于部分專利申請尚未公開，相關(guān)專利申請量出現(xiàn)回落。

1.2申請在國內(nèi)外的分布情況

如圖1所示，硅橡膠作為新興的醫(yī)用高分子材料，在醫(yī)療應用中的相關(guān)專利技術(shù)全球布局廣泛，在全球范圍內(nèi)均屬于熱點技術(shù)。其中，美國、中國、日本、韓國及歐盟在該領(lǐng)域申請量比較靠前。隨著經(jīng)濟的騰飛，中國在該領(lǐng)域發(fā)展迅速。

1.3重點申請人分析

如圖2所示，全球重點申請人多集中于美國和日本的國際型化工龍頭企業(yè)，如信越化學工業(yè)株式會社、美敦力公司及美國陶氏有機硅公司等。同時，隨著中國申請人在該研究領(lǐng)域的密切跟進，四川大學和華南理工大學已經(jīng)躋身全球重點申請人前列。而中國范圍內(nèi)的主要申請人既包含高校申請人，如四川大學、華南理工大學、上海交通大學等，也含有公司申請人，如中國石油化工股份有限公司等。

此外，圖2也側(cè)面反映了國外化工企業(yè)在醫(yī)用硅橡膠材料領(lǐng)域的專利申請量明顯高于國內(nèi)企業(yè)和高校，如信越化學工業(yè)株式會社的專利申請量就是四川大學的8倍多。這也表明中國醫(yī)用硅橡膠材料領(lǐng)域在未來的發(fā)展中還需要不斷進取，提高研發(fā)能力和專利申請質(zhì)量，打破目前國外企業(yè)占主導地位的局面。

2重要技術(shù)分支

隨著醫(yī)療水平的逐漸提高，硅橡膠制品滲透到醫(yī)療的各個領(lǐng)域，形成了系列產(chǎn)品。

2.1導管

醫(yī)療中經(jīng)常用到各類導管，如導尿管、氣管插管、中心靜脈導管、PICC管、管內(nèi)套管及腦室引流管等[2]。早在1975年公開的專利申請中就使用硅橡膠制備得到一種柔性熱管，用于血液、水或氣體的傳輸（DE2454349A1）。隨后，美敦力公司公開了一種多孔醫(yī)用導管，是具有多孔和非多孔管狀部分的沖洗用醫(yī)用導管（WO2004033013A1）。2013年，清華大學公開了一種抗菌醫(yī)用導管，在醫(yī)用導管的表面沉積一層含有抗菌成分的抗菌涂層，能在較長時間內(nèi)發(fā)揮良好的抗菌能力（CN102921049A）。之后，中國申請人陸續(xù)公開了多種導流管，如腸梗阻導管和間置空腸術(shù)中的導流管。其中，腸梗阻導管方便觀察腸道內(nèi)情況，減輕患者痛苦；間置空腸術(shù)中的導流管接口包括內(nèi)外硅橡膠層，外表面設(shè)置有抗炎防斥醫(yī)藥涂層，能夠保障空腸術(shù)中穩(wěn)定順利地進行導流。

2.2植入體

用作植入體的硅橡膠制品包括無線心臟起搏器、人體肌肉材料、醫(yī)用人體皮膚縫合硅膠塊、人體軟組織填充劑、人工骨及支架等[3]。早在1989—1990年，美國強生公司和日本理光公司就分別公開了一種醫(yī)療器械瓣膜（US4798594A）和一種人工椎間盤（JPH01136655A）。隨后，美敦力公司也公開了一種可植入醫(yī)療裝置（US6240317B1）。與此同時，用作植入體的硅橡膠制品也被廣泛應用于整形外科領(lǐng)域，如1999年P(guān)MT公司公開了一種層壓假體，通過將硅橡膠等可拉伸材料施加到心軸或模具中，使硅橡膠在心軸上硬化或固化來制造醫(yī)用植入物，然后將該植入物從心軸上移除。該層壓假體以一定的角度彼此交叉，從而提供較好的強度和性能（US5935164A）。層壓假體包括鼻梁假體、乳房假體、下頜植入體及醫(yī)用填充材料等（CN111529129A、CN111529130A等）。

2.3用于醫(yī)用植入物表面的緩釋或抗菌涂層

細菌容易吸附在硅橡膠材料表面，在人體內(nèi)引起細菌感染，限制了硅橡膠材料的使用和發(fā)展[4]。因此，盡可能提高醫(yī)用植入物的抗菌性、降低細菌的依附性、抑制表面細菌的生長是醫(yī)用硅橡膠目前研究的重點。比如：1989年公開的一種涂層材料中含有抗菌化合物，具有明顯的抗菌作用（EP298726A1）；南京師范大學公開了一種抗菌硅橡膠材料，材料表面具有抗菌涂層，且抗菌涂層分布均勻、覆蓋率高，使得抗菌硅橡膠材料抗菌效果迅速、顯著、穩(wěn)定，可作為醫(yī)用材料，減少細菌感染，降低耐藥性（CN111471202A）；西安交通大學醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院在2020年公開了一種抗纖維化藥物緩釋涂層，制備方法簡便，適用于多種醫(yī)用器材表面，尤其是在生物惰性基材表面，無須復雜的表面改性技術(shù)，通過簡單浸涂即可實現(xiàn)，且制備完成后涂層穩(wěn)定，便于后續(xù)使用（CN111803718A）。

2.4口腔科用材料

用于口腔科的硅橡膠制品包括口腔印模材料、自充氣氣囊式中空托牙以及口腔矯正用具等[5]。早在1991年就公開了一種正畸修整定位器，其彈性體基材是硅氧烷彈性體組合物。其處于未固化狀態(tài)時為液體并具有足夠低的黏度，使得所述定位器可以在低壓注塑過程中形成；其處于固化狀態(tài)時具有較好的抗撕裂性，可用于將預選的牙齒推向預定方向，其中作用于牙齒的定位器力在正畸可接受的力水平范圍內(nèi)（US5035613A）。隨后，四川大學在專利申請中提到了使用CT或傳統(tǒng)取模方法獲得上頜骨缺損模型，再注射專門研制的醫(yī)用液體硅膠，硅橡膠硫化成型后，取出中空內(nèi)部的包埋料，完成氣囊制作。制備得到的中空托牙填補了患者在上頜骨手術(shù)后的快速變形、張口受限時的修復盲點，方便患者快捷地掌握取戴方法（CN110215315A）。

2.5其他

在其他領(lǐng)域，硅橡膠制品也有廣泛的應用，如敷料、醫(yī)用手套、醫(yī)用護目鏡、按摩器及醫(yī)用橡膠塞等。由硅橡膠制備得到的胸罩具有形狀記憶性，能夠賦予胸罩彈性保持力，從而給穿著者帶來舒適的感覺（JP2006516688A）；一種創(chuàng)傷敷料可用于傷口護理，且適用于不同形狀和尺寸，制備得到的敷料具有皮膚相容性，不會對穿戴者造成創(chuàng)傷，也不會對皮膚造成實質(zhì)性損傷（WO2014140608A1）。

3結(jié)語

通過對硅橡膠在醫(yī)療中相關(guān)應用的專利文獻進行檢索、收集、人工閱讀和梳理，審查員了解了該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，并掌握了重點申請人類型以及國內(nèi)外發(fā)展進程。該技術(shù)綜述有助于今后對該領(lǐng)域?qū)＠暾埌l(fā)明點的準確把握，也為后續(xù)該領(lǐng)域的專利審查工作提供了一定指導。

參考文獻：

[1]史文紅，趙成如.醫(yī)用硅橡膠及其制品[J].中國醫(yī)療器械信息，2009（11）：12-19.

[2]李鋒，張桂林，張剛.醫(yī)用硅橡膠的研究進展[J].青島科技大學學報（自然科學版），2017（增刊2）：96-98.

[3]夏毅然，羅西友，趙成如，等.現(xiàn)代醫(yī)用硅橡膠制品的性能及應用[J].有機硅材料，2002（3）：22-24.

[4]XU R，LUO G X，XIA H S，et al.Novel bilayer wound dressing composed of silicone rubber with particular micropores enhanced wound re-epithelialization and contraction[J].Biomaterials，2015（2）：1-11.

[5]CHOU X J，ZHU J，QIAN S，et al. All-in-one fillerelastomer-based high-performance stretchable piezoelectric nanogenerator for kinetic energy harvesting and self-powered motion monitoring[J].Nano Energy，2018（11）：550-558.