《Tungsten》中科院高能物理所谷战军、朱双老师和北京地质大学吴静、戚洪彬老师：钼基纳米材料在生物医学领域的文献计量学分析

     2023年07月10日

转载自微信公众号：【钨科学与技术】

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摘要

钼基纳米材料(molybdenum – MoS₂ or MoOx or Mo₂C or Mo₂N or Mo-POM)是一种多功能纳米材料，具有良好的热、电子、光学、催化、光子和尺寸特性，近年来在生物医学领域应用广泛。前期虽已有综述总结概括了钼基材料在生物医学领域的发展，但对该领域的研究趋势进行客观、全面的总结和分析仍然很少。利用文献计量学方法，可客观地分析某位作者、国家/机构及特定领域的研究发展规模，评价和预测科学研究的现状与发展趋势，为读者提供更全面客观的信息，进而推动相关领域的发展。

基于此，中国科学院高能物理研究所的谷战军老师、朱双老师和北京地质大学的吴静老师、戚洪彬老师在Tungsten上发表了题为A Bibliometric Analysis of Molybdenum-based Nanomaterials in the Biomedical Field的综述论文。该论文首先利用文献计量学针对年份、国家、研究所等参数进行文献计量统计和分析；利用关键词法客观分析钼基纳米材料生物医学的研究热点和发展，包括生物传感器(电化学/光电化学/FET等)、癌症成像/治疗(光热治疗/光动力/药物动力/药物递送)、抗菌等三个钼基生物医药研究的热点领域；重点介绍了钼基纳米材料在各种生物医学场景中的功能、相关性质和研究进展。像这样用宏观的方法来客观地获取并分析该领域研究热点，有利于为研究者提供一个清晰的研究脉络，更有目的地促进领域的发展并挖掘和促进新应用研究。

图文详情

首先，作者使用文献计量工具按年份、国家/地区、机构和研究热点对数据集进行分析。2013-2022年期间Web of Science共识别了Mo基生物医学应用相关文献1688篇，图1展示了该领域的部分文献计量统计。可以看出每年发表的文章数量逐年增加，被引用次数也逐年增加。此外，来自中国的研究人员对此贡献最大，中科院发表的文章数量最多。

图1. 钼基材料生物医学应用研究 a 年度出版和引文；b 贡献最多的国家/地区；c 贡献最多的研究所。

通过对1688篇文献的关键词进行系统分析，作者发现该领域主要应用方向为传感器，癌症诊断与治疗及抗菌应用。如图2所示，红色部分的研究领域主要是抗菌应用，是研究最广泛的方向；可以看到蓝色部分中的关键词包括药物递送，PTT（光热疗法）以及成像等，表明该领域侧重于癌症的诊疗。绿色部分则主要是各种传感器的应用。此外，将其按照时间排序，Mo基生物医学应用最初是从传感的应用研究开始，随着生物传感器的出现，抗癌研究应运而生，并不断深化，发展出PTT、PDT（光动力疗法）以及各种成像的应用，最新的研究热点主要集中在抗菌应用上。

图2.  a  作者关键词共现分析；b 关键词较活跃的时间

随后，基于文献计量学获得的研究热点，作者系统地介绍了钼基纳米材料在不同生物医学场景中的性质、功能和研究进展（图3）。其中分为：

1. 生物传感器是钼基纳米材料的主要研究领域之一。钼基纳米材料，特别是二硫化钼，具有良好的生物相容性和物理化学性质，在生物传感器中得到了广泛的研究。它们通常与多价态、大的表面比面积、电催化活性、类过氧化物酶活性、高电子电导率和半导体性质相关，这使得它们能够在EC、光学(包括基于FL的生物传感器、基于表面等离子体共振(SPR)的生物传感器、基于化学发光(CL)的生物传感器、基于电致化学发光(ECL)的生物传感器)和基于场效应晶体管(FET)的生物传感器中应用。

2. 癌症诊疗：现如今癌症的诊断和治疗是科学界研究的热点，纳米材料具有生物相容性高，毒性低等优点，将其应用于癌症的诊断和治疗是一个新兴的方向。由于Mo基材料具有良好的光吸收与光热转换效果，可以将其应用在光热治疗，光动力治疗以及光声成像上，此外由于他们比表面积大，还可以将其用作化疗药物的递送平台或者成像的载体从而实现多功能联合疗法。

3. 抗菌：由于钼基材料带隙低，相比于传统的无机材料，光热性质优异，抗菌效果强，因此将其应用于适用于外科抗菌/防污涂料设备、植入物、食品包装、水净化等是未来的研究方向。

图3. 钼基纳米材料在生物医学领域的主要研究热点。

总结与展望

性能良好的钼基纳米材料在生物传感、成像、治疗和抗菌应用中具有巨大的潜力，但钼的毒性在生物医学应用中尚未得到充分研究。因此，科学家们需要与医生、工程师甚至是制造商等领域的专家合作，克服这些障碍，实现钼基纳米材料的潜力。随着研究和开发的不断深入，钼基纳米材料将成为临床实践中具有竞争力的生物材料。