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综述：水凝胶在各领域研究的文献计量分析：水凝胶应用的趋势与演变

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水凝胶（Hydrogel）作为一种三维结构的聚合物材料，在多领域研究中不断拓展。这篇综述通过文献计量分析，梳理了水凝胶在材料科学、生物医学等领域的研究进展、应用现状及未来趋势，为相关研究提供跨领域参考，助力水凝胶研究发展。

研究方法

1. 研究目标：旨在通过构建参考共引网络，剖析水凝胶的发展轨迹，总结其应用、基质系统和特性，并预测在伤口愈合、药物递送、细胞封装等多个研究方向的发展趋势。同时，借助期刊和作者共现网络分析，评估期刊质量和学术影响力，揭示作者贡献。此外，还致力于提供一种可广泛应用于各类研究主题的文献计量研究框架。
2. 数据收集：研究人员检索了 Web of Science 核心合集（WOSCC），这是一个全球多学科的引文数据库。检索时使用了一系列与水凝胶相关的关键词，并排除了 “综述” 类文章。检索时间跨度从数据库建立至 2024 年 1 月 7 日，最终从 WOSCC 中提取出所有文献的完整记录，存储为纯文本文件和 Excel 文件。
3. 数据分析：运用 BibliomeSurf、Citespace 和 VOSviewer 等工具进行数据分析。Citespace 用于构建参考共引网络、作者共引网络、合著网络和关键词共现网络；VOSviewer 用于生成合著网络和期刊共引网络；BibliomeSurf R 包则提供期刊和作者的基本信息。研究通过对各领域文献进行共引和共现分析，展示水凝胶的发展轨迹和趋势。同时，对 2020 - 2024 年发表的文献以及根据中国科学院（CAS）期刊分区筛选出的部分文献进行分析，以确定研究热点。

研究结果

1. 水凝胶在不同领域的发表量：2010 年是水凝胶研究的重要转折点，此后相关文章发表量显著增加。这得益于 2010 年智能水凝胶的发展，其可定制的特性满足了多领域的需求。在材料科学、化学、聚合物科学和工程等领域，水凝胶的发表量相对较高，这与水凝胶的材料特性、聚合原理和应用现状密切相关。
2. 水凝胶研究的演变与现状：聚类研究表明，各领域内不同文献组的聚类结果具有较高的模块化和轮廓系数，说明聚类可靠。通过分析引用爆发强度和持续时间，发现材料科学领域中，梁 YP 等人关于水凝胶在伤口愈合的应用总结以及梁 YQ 等人报道的双动态键交联抗菌粘性水凝胶等文献，具有较强的爆发强度且持续至今，可能代表了当前水凝胶研究的热点。
3. 不同领域水凝胶研究的具体情况
   • 材料科学：总文献组的时间切片范围为 2006 - 2021 年，涵盖 49 个不同聚类。近年来，较大规模的聚类包括导电水凝胶、3D 生物打印、伤口愈合等。随着时间推移，研究热点从早期的伤口愈合、药物递送等逐渐向软机器人、环境应用以及更具针对性的伤口愈合（如糖尿病伤口愈合和感染伤口愈合）等方向转变。
   • 化学：总文献组时间切片从 1989 - 2021 年，有 50 个聚类。早期研究主要集中在水凝胶系统设计和特性方面，随后药物递送、电子产品等相关研究逐渐增多，近期伤口愈合、生物打印、环境应用等成为热点。
   • 聚合物科学：1991 - 2021 年的总文献组包含 44 个聚类。研究重点从早期的水凝胶系统设计和特性，逐渐向药物递送、伤口愈合、生物打印等应用方向发展。
   • 工程学：2005 - 2021 年的总文献组有 46 个聚类。研究内容从早期的伤口修复、细胞封装等，逐渐拓展到环境应用、传感器等领域。
   • 物理学：2006 - 2021 年的总文献组包含 46 个聚类。研究方向从早期的细胞包装、电容器等，逐渐向伤口愈合、药物递送、传感器等方向转变。
   • 生物化学与分子生物学：1995 - 2022 年的总文献组有 46 个聚类。早期研究关注伤口愈合、水凝胶基质系统和特性，之后药物释放、生物打印等成为研究重点。
   • 药理学与药学：1997 - 2021 年的总文献组包含 48 个聚类。研究从早期主要关注药物递送和制药研究，逐渐向伤口愈合、细胞包装等方向发展。
   • 细胞生物学：2006 - 2021 年的总文献组有 44 个聚类。研究重点一直围绕细胞包装、生物打印和组织工程等方面。
   • 生物技术与应用微生物学：2006 - 2022 年的总文献组有 41 个聚类。研究内容从早期的药物递送、细胞包装等，逐渐向伤口愈合方向侧重。
   • 科学技术其他主题：2005 - 2021 年的总文献组有 48 个聚类。研究热点从早期的药物递送、细胞包装等，逐渐向伤口修复、传感器、环境应用等方向转移。
   
   
4. 水凝胶热点相关关键词：通过关键词共现网络分析，发现 “伤口愈合”“3D 打印”“抗菌”“应变”“粘性”“坚韧”“应变传感器”“炎症” 等关键词在多个领域具有显著的爆发强度，可能与水凝胶研究热点密切相关。
5. 高影响力作者：通过构建作者共引网络和合著网络，确定了在水凝胶应用研究中具有重要贡献和影响力的作者。在材料科学领域，如 Khademhosseini A、Zhang YS 等在生物打印方面贡献突出。同时，一些学者在多个领域都取得了较高的学术地位。
6. 发表量和主要期刊：构建期刊共引网络并分析相关指标，确定了在水凝胶研究领域发表量和影响力较高的期刊。其中，ACS Applied Materials & Interfaces、Biomaterials、Carbohydrate Polymers 等期刊在所有研究领域中排名靠前。

讨论

1. 水凝胶应用的跨领域重叠：水凝胶在不同学科领域的应用存在明显重叠。在物理、聚合物科学和工程领域，主要应用于应变传感器、电容器、3D 打印等；在生物化学、药理学等生物医学领域，则侧重于伤口愈合、药物递送等。伤口愈合作为一个典型例子，涉及物理、化学和生物学多学科知识，通过定制水凝胶的特性，如韧性、抗菌性和导电性等，可促进伤口愈合，充分体现了水凝胶应用的多学科交叉特点。
2. 水凝胶基质系统的发展过程和趋势：水凝胶的基质系统由多种物质构成，包括传统的天然物质（如壳聚糖、海藻酸盐等）和合成物质（如甲基丙烯酰、聚（N - 异丙基丙烯酰胺）等）。近年来，一些新型天然底物（如贻贝足蛋白、魔芋葡甘聚糖等）逐渐受到关注，它们具有独特的性能，为水凝胶的应用拓展了新的方向。同时，水凝胶常由多种物质组成复合水凝胶，各成分赋予水凝胶不同的物理、化学和生物学特性。
3. 水凝胶的特性：水凝胶具有多种特性，包括响应特性（如 pH 响应、热响应等）、物理化学和功能特性（如粘附性、刚性、自愈合性等）以及网络结构特性（如纳米和超分子系统、多孔网络等）。研究人员可根据实际需求，设计具有相应特性的水凝胶，以满足不同应用场景的要求。
4. 水凝胶的应用
   • 药物递送：从最初的药物载体、缓释等应用，逐渐发展出响应性缓释纳米载体、智能药物递送系统等新型应用，药物递送途径也日益多样化。
   • 电子产品：水凝胶在电子产品领域应用广泛，包括电容器、致动器、软机器人、传感器等，可实现多尺度运动检测、温度监测等功能。
   • 环境领域：在环境方面，水凝胶既用于非污染应用（如太阳能蒸发器、大气水收集等），也用于污染治理（如废水处理、重金属离子吸附等）。
   • 细胞封装：涉及多种细胞类型的封装，如骨髓间充质干细胞、脂肪组织来源的基质细胞等。
   • 疾病应用：水凝胶在多种疾病治疗中发挥作用，包括癌症治疗、糖尿病伤口愈合、脊髓损伤修复等。
   
   
5. 确定趋势和未来发展：共引分析和爆发分析结果表明，未来水凝胶将主要应用于伤口愈合、药物递送、细胞封装、生物打印、组织工程、电子产品和环境等领域。在药物递送方面，响应性缓释纳米载体、智能药物递送系统和靶向递送具有明显的发展趋势。
6. 优势和局限性：文献计量分析为水凝胶研究提供了系统、客观的评估方法，通过对大量文献的定量分析，能全面了解水凝胶在各领域的发展情况，为研究团队提供不同的研究范式。然而，该方法也存在一些局限性，如引文偏差、发表偏差和数据库偏差等，这些偏差可能影响对研究趋势和热点的准确预测。

结论

打赏

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