基于CiteSpace对中药四性的可视化分析

张子璇 ,  崔鹤蓉 ,  高丰 ,  郭卓乾 ,  李善兰 ,  林怡萱 ,  贾舒贺 ,  焦静怡 ,  尹霍黎 ,  朱志 ,  安进 ,  雷海民

西北药学杂志 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (6) : 16 -26.

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西北药学杂志 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (6) : 16 -26. DOI: 10.3969/j.issn.1004-2407.2024.06.003
论著

基于CiteSpace对中药四性的可视化分析

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Visual analysis of the 4 properties of traditional Chinese medicine based on CiteSpace

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摘要

目的 通过文献计量学方法,对近20年来中药四性(寒、热、温、凉)的研究情况进行可视化分析,评估研究热点,发掘研究趋势,为中药四性的未来探索方向提供研究思路和理论支撑。 方法 使用中药四性相关检索词,从中国知网(CNKI)数据库与 Web of Science(WOS)数据库核心集检索并导出相关文献,并导入CiteSpace软件进行格式转换和除重。使用Excel和CiteSpace软件对中药四性相关文献数据进行发文量、国家、机构、期刊、作者、被引文献和关键词的可视化分析。 结果 共检索采集中文文献809篇,英文文献51篇;整体发文量呈先上升后回落的波动态势,其中中文发文量趋于稳定波动,英文发文量稳步、缓慢上升。共有9个国家参与中药药性的研究,中国是该领域研究和文献发表的主要国家。发文量最多的中文期刊是《中国中药杂志》,英文期刊是Journal of Ethnopharmacology。中文文献中发文量最多的机构是山东中医药大学(112篇)和北京中医药大学(112篇);英文文献中发文量最多的机构是成都中医药大学(6篇)。中文文献中发文量最多的作者为王鹏和王振国,英文文献中为冯卫生。该研究领域中各机构和团队间的交流合作较为密切。最高频词和最高中心性被引文献均采用代谢组学策略对中药四性进行探究。中英文关键词共现、聚类、突显分析提示研究热点集中于能量代谢、代谢组学、肠道菌群、外来中药、物质基础等。 结论 中药四性领域的研究目前仍呈现缓慢上升趋势。能量代谢、外来中药“中药化”、物质基础是目前该领域的研究热点;主要策略包括代谢组学、肠道菌群、细胞等。但是该领域的国际研究较少,国际认可度不高,亟待开展更多国际合作研究。

Abstract

Objective To visually analyze the research status of the 4 properties (cold, hot, warm and cool) of traditional Chinese medicine (TCM) in the past 20 years, evaluate research hotspots, explore research trends, and to provide research ideas and theoretical support for the future exploration of the 4 properties of TCM. Methods The related search terms of the 4 properties of TCM were used to retrieve and export the relevant literatures from CNKI and the core set of database and Web of Science (WOS) database, and then imported into CiteSpace software for format conversion and weight removal. Excel and CiteSpace software were used to visually analyze the literature data related to the 4 properties of TCM, including the number of publications, countries, institutions, journals, authors, cited literatures and keywords. Results A total of 809 Chinese literatures and 51 English literatures were retrieved. The overall number of publications showed a fluctuation trend of rising and then falling back. The number of Chinese publications tended to fluctuate stably, while the number of English publications steadily and slowly increased. A total of 9 countries were involved in the research of TCM properties, and China was the main country of research and literature publication in this field. The Chinese Journal with the largest number of literatures was Journal of Chinese Traditional Medicine, and the English journal was Journal of Ethnopharmacology. The most published institutions in Chinese literatures were Shandong University of Chinese Medicine (112 literatures) and Beijing University of Chinese Medicine (112 literatures). The institution with the largest number of English literatures was Chengdu University of TCM (6 literatures). Wang Peng and Wang Zhenguo were the authors with the highest number of publications in Chinese literature, and Feng Weisheng was the author in English literature. The communication and cooperation between institutions and teams in this research field were close. The highest frequency words and the highest centrality cited literatures all used metabolomics strategies to explore the 4 properties of TCM. Co-occurrence, clustering and salience analysis of Chinese and English keywords showed that the research hotspots focused on energy metabolism, metabolomics, intestinal flora, foreign TCM, material basis, etc. Conclusion The research on the 4 properties of TCM shows a slow upward trend. Energy metabolism, “Chinese materia medica” of foreign TCM, and material basis are the research hotspots in this field. The main strategies include metabolomics, gut microbiota, cells, etc. However, there is a lack of international research and low international recognition in this field, and more international cooperative research is urgently needed.

Graphical abstract

关键词

中药 / 中药四性 / 文献计量学 / CiteSpace / 可视化分析

Key words

traditional Chinese medicine (TCM) / the 4 properties of TCM / bibliometrics / Citespace / visual analysis

引用本文

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张子璇,崔鹤蓉,高丰,郭卓乾,李善兰,林怡萱,贾舒贺,焦静怡,尹霍黎,朱志,安进,雷海民. 基于CiteSpace对中药四性的可视化分析[J]. 西北药学杂志, 2024, 39(6): 16-26 DOI:10.3969/j.issn.1004-2407.2024.06.003

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中药药性理论是中医药理论的重要组成部分之一,是对中药物质性质和功能特性的高度概括1,包括四性(气)、五味、升降浮沉、归经、毒性等。中药四性即寒、热、温、凉,又称四气,是中药药性理论的核心,作为中医历代医家总结和完善的用药经验,也是指导中医临床用药的重要理论依据2-3。顺应中医药现代化发展,守正创新,中药四性领域开展了众多科学研究,应用现代技术和新兴策略,探究中药四性的物质基础、分子机制和生物标志物等,并依托于系统生物学对中药成分和外来中药的四性归属进行探究。CiteSpace4是由美国德雷塞尔大学陈超美教授开发的一款Java语言环境下的可视化科学知识图谱分析软件,并通过库恩的科学发展模式理论、普赖斯的科学前沿理论、社会网络分析的结构洞理论等对软件的图谱功能进行强化,使图谱具备更强的可解读性5。本研究采用CiteSpace软件对近20年中药四性领域的中英文文献从整体产出、国家、机构、期刊、作者、被引文献、关键词等维度进行可视化分析,挖掘和探讨中药四性的研究现状、研究热点和未来研究趋势,为后续研究提供参考和理论支撑。

1 资料与方法

1.1 数据来源与检索

文献计量分析基于文献数据库,中文文献来源于中国知网(CNKI)数据库,英文文献来源于Web of Science(WOS)核心数据库,检索时间为2003年1月1日—2023年10月17日,数据采集时间为2023年10月17日。中文检索词包括“寒热药性”“中药药性”“四性”“药性变化”“寒性”“热性”“温性”“凉性”“平性”;英文检索词包括“hot”“cold”“hot and cold” “hot herb”“cold herb”“hot natures” “cold natures”“traditional Chinese medicine properties”。中文数据库学科分类限定中药学,文献类型限定期刊文献。共检索采集到中文文献809篇,英文文献51篇。

1.2 纳入标准

(1)中药四性(寒、热、温、凉)文献,包括临床研究和基础研究;(2)相关综述文献;(3)发表年限为2003—2023年。

1.3 排除标准

(1)重复发表文献;(2)非公开发表文献;(3)信息缺失文献;(4)不相关文献。

1.4 数据处理

中文文献以Refwork格式导出,英文文献以纯文本格式导出。使用Excel软件对文献历年产出量和发文趋势进行分析。使用CiteSpace软件对数据进行格式转换、除重和可视化分析,绘制可视化知识图谱,通过对作者、机构和关键词等节点类型的可视化分析,探讨近20年中药四性的研究现状和趋势,挖掘研究热点和创新方向。CiteSpace参数设置如下:时间分区(time slicing)为2003—2023年,时间节点(years per slice)为1,术语来源(term source)为全选,节点类型(node types)为期刊、国家、作者、机构和关键词,阈值(top N select)设置为50,采用pathfinder算法对图谱进行简化。

2 结果与分析

2.1 整体产出与发文趋势

将CNKI和WOS中检索获得的文献导入Excel中,分析并绘制中英文文献发文量整体产出和发文趋势的可视化图谱,见图1。中英文文献共检索筛选得到860篇,其中来源于CNKI的中文文献共809篇,占总发文量的94%;英文文献发文量仅占总发文量的6%。由此可知,中药四性的研究报道集中于中文期刊,英文期刊对于中药四性研究的报道较少,对中药四性的关注度及研究度较低。

从文献的年度分布情况来看,整体发文量呈先上升后回落的波动态势,2003—2011年整体发文量呈现上升趋势,2005—2011年呈稳步、快速增长,2011年到达发文量巅峰;2011—2014年出现显著回落;2014—2022年文献产出呈现平稳波动状态。中文文献发文量与整体发文量趋势基本一致,2015年之后呈现锯齿状减少。英文文献数据总量较少,2003—2012年间仅2004和2011年各发表了1篇,不具备可分析样本量;2013—2022年英文文献发表趋势稳步上升。2023年中药四性研究相关中英文文献年发文量呈下降趋势的原因主要为文献检索时间为2022年10月17日,检索数据非全年发文量,不足以说明2023年年发文量趋势。

2.2 期刊和被引期刊分析

中文文献共检索期刊180种,其中大部分为中医药相关期刊,对发文量排名前5位的期刊进行统计,结果见表1。《中国中药杂志》出现的频次最高,共计65次,其期刊复合影响因子也列于首位。2种期刊2022年复合影响因子超过4,复合影响因子平均值约为2.90。中药四性研究相关的英文文献共检索期刊17种。大部分为药理学和天然药物学领域相关期刊。发文量排名前6位的期刊统计结果见表2Journal of Ethnopharmacology在检索数据中出现频次最高,Phytomedicine在期刊影响因子中位于首位。3种期刊2022年影响因子超过5,影响因子平均值约为5.37。

对英文文献进行期刊共被引分析,以得出中药四性研究领域知识来源的主要分布情况(见表3表4)。统计并列出研究频次排名前5位和中心性排名前6位的被引期刊,其中被引频次最高的期刊为Journal of Ethnopharmacology,中心性最高的期刊为American Journal of Chinese Medicine

2.3 国家和机构分析

2.3.1 国家分布和合作特性

使用CiteSpace对英文文献的国家分布和合作特性进行分析,共得到9个节点,6条连线(见图2)。2003—2023年9个国家发表了共51篇中药四性研究相关英文文献,排名前5位的国家分别是中国、伊朗、美国、英国和澳大利亚,其中中国发文量占比约为80%。中心性统计中,仅中国(0.64)和英国(0.29)具有有效数值,其他国家中心值为0。由此可知,中国是中药四性研究和文献发表的主要国家,具有一定的国际影响力。根据共现图谱的节点大小和连线密度分析可知,中药四性的国际性研究匮乏,亟待开展更多国际合作研究。

2.3.2 机构分布和合作特性

使用CiteSpace对自CNKI采集的数据进行研究机构可视化分析,得到中文文献的机构合作共现图(见图3A)。机构合作网络包含节点376个,连线346条。809篇中文文献由376个机构发表。发文量排名前5位的机构分别为山东中医药大学(112篇)、北京中医药大学(112篇)、中国中医科学院(52篇)、黑龙江中医药大学(34篇)、南京中医药大学(31篇)。中心性排名前5位的机构分别为中国中医科学院(0.27)、北京中医药大学(0.23)、山东中医药大学(0.09)、陕西中医药大学(0.09)、南京中医药大学(0.09)。由发文量和中心性研究结果可知,中药四性的主要研究机构为北京中医药大学、中国中医科学院和山东中医药大学。

英文文献共得到74个节点和87条连线(见图3B)。51篇英文文献由74个机构发表。累积发文量2篇以上(含2篇)的机构仅14所,占数据总量约20%,表明中药四性领域的大多数机构存在研究片段式、非连续性。发文量前6位的机构分别为成都中医药大学(6篇)、河南中医药大学(4篇)、北京中医药大学(3篇)、香港科技大学(3篇)、中国科学院深圳先进技术研究院(3篇)、Shahid Beheshti University of Medical Sciences (3篇);表明中药四性的研究主要集中于国内机构,其国际认同度亟待提升。

2.4 作者和被引作者分析

2.4.1 作者分布与合作特性

使用CiteSpace对CNKI数据进行作者可视化分析,共得到591个节点和1 274条连线(见图4A)。809篇文献共包含作者591位。对发文量进行统计,排名前8位的作者见表5。发文量最高的作者为山东中医药大学的王鹏和王振国,二者的主要研究内容为中药四性物质基础、成分相关性的方法学构建6-9,并与发文量排名第3位的李峰等人共同提出中药四性“性-效-物质三元论”的假说10

使用CiteSpace构建英文文献合作作者图谱,共得到193个节点和500条连线(见图4B)。统计并列出了中药四性相关文献的前6位作者(见表5)。发文量最高的是河南中医药大学的冯卫生,基于代谢组学策略研究了中药炮制前后中药四性的变化11-12

2.4.2 作者共被引分析

使用CiteSpace对共引作者进行可视化分析,生成的知识图谱包含352个节点和1 142条连线(见图5)。被引频次最高(14次)和中心性(0.18)排名第1位的作者是Wang Yang。Wang Yang 和Liang Fei 是核心研究者。Wang Yang利用基于Q-TOF MS的代谢组学表征中药四性13。Liang Fei运用生物信息学方法识别和区分中药四性的物质基础14

2.5 被引文献分析

对WOS获取的文献数据进行被引文献分析,共生成278个节点和865条连线(见图6)。统计并列出被引频率排名前4位和中心性排名前7位的引文(见表6表7)。高频次和高中心性引文多为实验研究类论文。被引频次排名第1的引文为“ UHPLC/Q-TOF MS-based metabolomics for the characterization of cold and hot properties of Chinese materia medica”13。作者运用代谢组学的方法,对使用寒、热性中药处理后的小鼠血浆进行代谢物分析,探究中药寒、热药性的潜在生物标志物。中心性排名第1的引文为“ Metabolomics coupled with similarity analysis advances the elucidation of the cold / hot properties of traditional Chinese medicines”15。作者采用非靶向核磁共振代谢组学方法,绘制寒、热性中药处理后小鼠的血清和肝脏代谢谱,分析内源性代谢物差异,利用代谢通路的变化阐释寒热药性。

2.6 关键词分析

2.6.1 关键词共现分析

使用CiteSpace绘制中文文献关键词共现图谱,共构建出472个节点,982条连线(见图7A)。统计关键词频次发现词频超过10次(含10次)的关键词有31个。出现频次最多的关键词是中药药性;与之相关的理论性高频关键词有中药、药性、寒热药性、四性、五味、归经、四气等。研究方法相关的高频关键词包括能量代谢、化学成分、数据挖掘、代谢组学、物质基础等;其中“能量代谢”的词频最高。现代研究表明,中药四性对机体的能量代谢具有调控作用。热性中药附子可以影响代谢过程中的基因功能,参与糖、脂类及氨基酸代谢过程,进而促进大鼠的能量代谢16;寒性中药黄芩通过调控GCLC、QPCT、GSS基因的低表达,降低基因转录过程和络氨酸代谢水平,表现出抑制机体能量代谢的特点17

使用CiteSpace对WOS文献进行分析,生成的关键词共现图谱包含202个节点,671条连线(见图7B)。关键词出现频次超过3次(含3次)的有12个,词频最高的关键词是中药(traditional Chinese medicine);研究方法相关的关键词按照词频依次为能量代谢(energy metabolism)、肠道菌群(gut microbiota)、代谢组学(metabolomics)、细胞(cell)。

综上可知,中药四性研究的主要方法为机体代谢差异的研究,研究策略较为匮乏,未形成标准化研究模式。

2.6.2 关键词聚类分析

对CNKI和WOS数据运用对数似然法(logarithmic likelihood method, LLR)进行关键词聚类分析,生成中文文献关键词聚类10个,英文文献关键词聚类7个(见图8)。中文文献的聚类模块化(Q)为0.610 3(0.4),平均轮廓值(S)为0.847 5(0.5),表明聚类网络同质性高,关键词间的联系紧密,聚类情况高效、可靠。英文文献的聚类模块化Q为0.785(0.4),S为0.929 7(0.5),表明聚类情况有效且具可信度高。

CNKI文献关键词聚类中,聚类#0(药性)、聚类#1(中药药性)、聚类#2(中药)、聚类#3(归经)、聚类#4(寒性药性)、聚类#5(功能主治)、聚类#6(药性理论)、聚类#8(中药四性)、聚类#9(中药性味)均为研究主题的提示关键词;聚类#7(能量代谢)提示研究方法。由此可推断出中药四性目前的研究内容集中于中药的“性味归经”,且多与中药归经理论共同作为研究对象;主要研究方法为能量代谢的差异分析。

使用CiteSpace对WOS文献进行关键词聚类分析。聚类#0(scutellaria balcalensis)和聚类#5(cold-natured)表明,寒性中药如黄芩是英文文献研究中的热点内容。聚类#4(NMR)和聚类#6(物质基础)表明在中药四性研究领域广泛使用的研究方法与策略。

2.6.3 关键词突显分析

对采集文献数据进行关键词突显分析,可以获取关键词在时间轴中的变化情况,以剖析中药四性领域的研究热点的发展与变化。分析生成中文文献排名前12位的突显词,英文文献排名前10位的突显词(见图9)。从CNKI数据分析可知,物质代谢、功能主治、性味归经、临床应用和外来中药是近年来中药四性领域的研究热点;从WOS数据分析可知,代谢组学(metabolomics)、产热作用(thermogenesis)、褐色脂肪组织(brown adipose tissue)、中药(traditional Chinese medicine)、药理学(pharmacology)、肠道菌群(gut microbiota)是中药四性研究的热点和未来趋势。

2.6.4 高频次、强突显关键词

2.6.4.1 能量代谢和代谢组学

能量代谢是机体生命活动的基础,代谢组学则是对机体代谢产物高通量检测数据的多元化分析18。在中药四性研究领域,寒、热性中药影响机体能量代谢的过程,其代谢标志物被推论为中药四性的生物学表征。热性中药干姜、炮姜通过升高肝Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase,SDH),氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH),促甲状腺激素(thyrotropin,TSH),三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine,T3),四碘甲状腺原氨酸(tetraiodothyronine,T4)的表达,调节细胞线粒体能量代谢、三羧酸循环、蛋白质代谢等机体代谢途径,促进产热,提高机体代谢19。对分别给予寒性、热性中药处理的小鼠采用血浆代谢组学分析,共鉴定出15种寒性中药生物标志物和16种热性中药生物标志物;其中LPC(18∶0)、LPC(18∶1)、LPC(20∶4)和LPC(20∶5)在寒性中药处理组呈下降趋势,而在热性中药处理组呈上升趋势,表明中药四性与溶血磷脂酰胆碱代谢有关13

2.6.4.2 肠道菌群

肠道菌群被认为是有助于调节机体健康的关键性要素之一,与诸多疾病密切相关20-22。在中药四性研究领域,寒、热证动物模型间的肠道菌群差异被用于推测和验证药物的寒热性质23;中药四性与肠道菌群之间有潜在的调节关系。基于宏基因组学方法检测灌服寒、热性中药后的小鼠肠道菌群,结果发现,热性、温性和凉性中药对肠道菌群的α多样性影响不大,而寒性中药则显著降低了肠道微生物的α多样性;寒性中药能显著改变肠道菌群的整体结构,而热性中药不会导致明显变化24

2.6.4.3 外来中药的药性归属

随着中外文化交流日益频繁,大量外来药用资源品种涌入国内,使得外来药物的“中药化”成为近年来的研究热点。目前外来中药的药性归属方法有取象比类推导、本草典籍考证、临床经验总结、生物标志物分析、组分结构分析、热力学量化、亲缘关系归属、计算中药学等25。已研究判定药性归属的外来中药有马栗子26、绒毛钩藤皮27、南非叶28、万寿菊花29、发热茶30、明日叶31、圆苞车前子壳32等。

3 结论与讨论

对近20年中药四性相关中英文文献进行可视化分析可知,中药四性领域的整体发文量呈先上升后回落的波动态势,其中中文发文量趋于稳定波动,英文发文量稳步、缓慢上升。期刊类型主要集中于本草学和药理学领域。《中国中药杂志》和Journal of Ethnopharmacology分别在中英文期刊的频次中居首位,表明二者在该领域中具有一定的影响力。中文文献中发文量最多的机构是山东中医药大学和北京中医药大学;英文文献中发文量最多的机构是成都中医药大学。中文文献中发文量最高的作者为王鹏和王振国,英文文献中为冯卫生。被引频次最高和中心性排名第1位的作者是Wang Yang,Wang Yang和Liang Fei是核心研究者。该研究领域中各机构和团队间的交流合作较为密切。共有9个国家参与中药药性的研究,中国是该领域研究和文献发表的主要国家。最高频词和最高中心性被引文献均采用代谢组学策略对中药四性进行探究。中英文关键词共现、聚类、突显分析结果显示,研究热点可归纳为能量代谢和代谢组学、肠道菌群、外来中药的药性归属。

综上所述,近20年中药四性研究可分为理论归纳和科学研究两部分,理论归纳包括中药四性的历史考证、外来中药“中药化”等,科学研究包括运用代谢组学、肠道菌群等新兴策略探究中药四性的物质基础、分子机制和生物标志物等。当前研究热点为外来中药的药性归属和四性的生物学表征。该领域的国际性研究较少,主要集中在国内高校和研究所;但从发文量来看,该领域的国际关注度处于上升阶段,与中医药现代性、国际化进程相吻合。

对当前中药四性领域研究热点进行调研发现,目前用于中药四性研究的代谢组学方法分为非靶向和靶向代谢组学;技术上分为核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)和质谱(mass spectrum,MS)。具体研究样本种类为血浆、血清或尿液。非靶向代谢组学的使用频率较高,相较于靶向代谢组学更具有全局观,与中医思维中的整体观相吻合;但重复性和针对性略显不足。技术上MS的使用多于NMR,相较于NMR,MS的灵敏度更好、分辨率更高,因此能够采集到数量更多、范围更广的代谢物,适用于代谢物丰度较低的样本33。代谢组学的样本倾向于从药物应答曲线的末端(最佳和最差应答者)或整个应答曲线中选择34。血液和尿液作为中药四性领域最常选择的样本种类,具有易于采集和处理的特点,且其代谢物信息可表征生物体整体特征35。基于代谢组学策略筛选出寒、热中药影响机体代谢的相关靶向通路包括丙酮酸代谢、亚油酸代谢、甘油磷脂代谢等;参与机体的糖、氨基酸、核酸和脂质等能量代谢过程3336-39。综合上述调研结果可以发现,代谢组学在中药四性领域的研究重复性不足,对于代谢物的鉴定和代谢通路的阐明有待提升,因此未形成科学领域公认的中药四性典型代谢标志物和靶向通路。

肠道菌群中OTUs数量、α多样性及菌群(门、属水平)丰度的分析是目前应用于中药四性领域的主要论证指标。对相关文献内容进行调研发现,四性中药对肠道菌群的多样性影响无统一趋向性,仅可证明二者的相关性,从相关性转向因果性仍是待完成的必要过程23-2440-42。对研究热点“外来中药的药性归属”相关文献进行调研发现,该研究方向的文献主要由张建军、王林元、王淳3位作者合作发表,与前文的作者合作特性分析结论相印证。王林元提出的“文献研究→理论探讨→药性验证→临床实践”新外来中药“中药化”的研究方法43是主要研究策略,为相关研究者提供了一个科学的、可反复论证的系统方案。但该方法仍存在以下问题44:一是未能建立一个标准、客观的研究评价体系,缺乏顶层设计;二是研究方法、技术手段的欠缺,严重降低研究结论的可靠性和价值。直接将在西医药研究模式下已有的基础研究结果作为研究依据,无法对药性功效物质基础和药理作用内涵等进行科学阐释;三是药性归属研究推理方法体系的规范化、客观化、标准化、可量化有待完善。受临床实践和思维等因素影响,采用类比思维对疾病机制和药物作用机制进行综合阐释,可能出现同一药物药性推理不一致的情况。因此,外来中药“中药化”应基于中医药理论指导下进行多维度、多层面的研究与推理论证,融入中医药现代化研究进程,促进世界医药的交流与互鉴,为构建人类命运共同体发挥更大作用。

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基金资助

国家自然基金青年科学基金项目(82204943)

国家自然科学基金面上项目(82274082)

中央高校基本科研经费项目(2022-JYB-JBZR-016)

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