CN109851713B - 一种双重增强的可控结构水凝胶管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双重增强的可控结构水凝胶管及其制备方法。该方法包括将含有碱性磷酸酶的单宁酸、丙烯酰胺类单体及聚乙烯醇的混合液经过紫外光控制引发的原位自由基聚合，只聚合表层的反应液，除去中间未反应的反应液即得到水凝胶管，水凝胶管的管壁厚度通过控制紫外光照射时间进行便捷调控。接着将水凝胶管进行第一重增强，然后将增强后的水凝胶管通过酶催化矿化的过程进行第二重增强，最后得到双重增强的具有可控结构的高强度水凝胶管。本发明提供的制备方法，操作简便，创造性地利用了单宁酸多酚羟基的特殊结构，使水凝胶的结构在制备过程中变为可控。制得的水凝胶管力学强度大，可为组织工程细胞培养和人造血管的制备等方面提供理想的候选材料。

Description

一种双重增强的可控结构水凝胶管及其制备方法

技术领域

本发明涉及可控的空心结构高强度水凝胶材料制备的领域，具体涉及一种双重增强的可控结构水凝胶管及其制备方法。

背景技术

水凝胶作为有着与人体组织极为相似的含水率的三维网络结构材料，具有良好的生物相容性，可用作细胞体外培养载体。机体组织的硬度范围为约0.1 kPa - 1000 kPa，水凝胶的强度与此强度比较接近，因此水凝胶作为软物质相对于塑料或玻璃培养基更有利于细胞培养。但目前报道的水凝胶基细胞培养支架大多是二维的平板结构或者三维的多孔结构，而对于培养血管等具有特殊形状的支架，由于其特殊结构，往往很难做到。刘文广课题组通过水凝胶的形状记忆功能将片状水凝胶卷曲成管状水凝胶，用于细胞培养管状支架材料，相对于片状水凝胶可以实现细胞差异分化的同时减少污染的可能（Soft Matter,2013, 9, 132–137）。但由于是水凝胶片通过卷曲形成，因此存在管状不连续，中间存在间断部位，在细胞培养特别是培养管状细胞来模拟血管等方面受到使用限制；另一方面，水凝胶强度的提高会进一步增强形状的保持能力以及对细胞培养过程的有效控制。

因此，如何制备具有高强度可控结构的水凝胶管对于组织工程支架材料来说具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种双重增强的可控结构水凝胶管及其制备方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种双重增强的可控结构水凝胶管的制备方法，包括如下步骤：

（1）将单宁酸、丙烯酰胺类单体、聚乙烯醇及化学交联剂加入去离子水中，混合均匀得到溶液1；

（2）将碱性磷酸酶加入聚戊二醛的水溶液中，混合均匀得到溶液2；将步骤（1）所述溶液1与所述溶液2混合均匀，得到溶液3；往溶液3中通入氮气除去溶液3中的氧气，然后加入光引发剂，混合均匀得到反应液；

（3）将步骤（2）所述反应液加入柱状容器中，密封，然后离心并超声去除反应液中的气泡，在紫外线照射下进行聚合反应，得到棒状水凝胶，洗涤得到水凝胶管；

（4）将步骤（3）所述水凝胶管进行冷冻处理，然后解冻处理，重复冷冻处理及解冻处理，得到第一重增强的水凝胶管；

（5）将甘油磷酸钙加入三乙醇胺的水溶液中，混合均匀得到甘油磷酸钙矿化溶液；将步骤（4）所述第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中进行矿化反应，得到所述双重增强的可控结构水凝胶管。

进一步地，在步骤（1）所述溶液1中，溶质单宁酸的质量为溶剂水质量的1-5%；所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺，所述丙烯酰胺类单体在溶液1中浓度为 2-4 mol/L；所述化学交联剂的用量为丙烯酰胺类单体摩尔量的0.05%-0.15%；所述化学交联剂包括N, N'-亚甲基双丙烯酰胺；在溶液1中，溶质聚乙烯醇质量为溶剂水质量的5%-10%。

进一步地，在步骤（2）所述溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为5-10 U/mL，优选8 U/mL；在溶液2中，所述聚戊二醛的浓度为10-20 mg/mL，优选15 mg/mL；步骤（2）所述溶液1与溶液2的体积比为200:1 - 100:1。

进一步地，步骤（2）所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；所述光引发剂的用量为丙烯酰胺类单体总摩尔量的0.7 - 1%。

进一步地，步骤（3）所述聚合反应的时间为5-15 min。

进一步地，步骤（3）所述洗涤是为了将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去。

进一步地，步骤（4）所述冷冻处理的温度为-20℃~ -10 °C，优选-18 °C；冷冻处理的时间为2-10小时。

进一步地，步骤（4）所述解冻处理的温度为15-30℃，优选25 °C；解冻处理的时间为2-4小时；所述重复冷冻处理及解冻处理的重复次数为3-5次。

进一步地，步骤（5）所述三乙醇胺的水溶液浓度为0.1-0.3 mol/L，优选0.2 mol/L；所述甘油磷酸钙与三乙醇胺的水溶液的质量体积比为5-15 g/L，优选11 g/L。

进一步地，步骤（5）所述矿化反应的时间为1-7天。

本发明提供一种由上述的制备方法制得的双重增强的可控结构水凝胶管。

本发明提供的一种双重增强的可控结构水凝胶管的制备方法，包括如下步骤：首先由含有碱性磷酸酶的单宁酸、丙烯酰胺类单体、聚乙烯醇混合液经过紫外光控制引发的原位自由基聚合，只聚合表层一定厚度的反应液，而除去中间未反应的反应也即得到水凝胶管，该水凝胶管的管壁厚度可通过控制紫外光照射时间进行便捷调控。接着将水凝胶管进行第一重增强，即冷冻-解冻循环增强，然后将增强后的水凝胶管通过酶催化矿化的过程进行第二重增强，最后得到双重增强的具有可控结构的高强度水凝胶管。

本发明的双重增强的可控结构水凝胶管的制备方法，创造性地利用了单宁酸多酚羟基的特殊结构，单宁酸在自由基聚合过程中可以作为阻聚剂，控制局部聚合反应，在紫外光引发聚合时，使水凝胶的结构在制备过程中变为可控。靠近紫外光的反应液会先聚合交联成为水凝胶，而距离紫外光较远的部位，由于单宁酸的存在，聚合反应发生相对较难，因此不足以聚合交联称为水凝胶网络，而是仍保持在溶液状态，可以通过冲洗等方式出去，从而得到管状的水凝胶。控制紫外光的照射时间，即可得到不同厚度的水凝胶管。

本发明提供一种由上述的制备方法制得的双重增强的可控结构水凝胶管。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明提供的制备方法，创造性地利用了单宁酸多酚羟基的特殊结构，单宁酸在自由基聚合过程中可以作为阻聚剂，控制局部聚合反应，在紫外光引发聚合时，使水凝胶的结构在制备过程中变为可控。

（2）本发明提供的制备方法，靠近紫外光的反应液会先聚合交联成为水凝胶，而距离紫外光较远的部位，由于单宁酸的存在，聚合反应发生相对较难，因此不足以聚合交联称为水凝胶网络，而是仍保持在溶液状态，可以通过冲洗等方式出去，能够得到管状的水凝胶；控制紫外光的照射时间，即可得到不同厚度的水凝胶管，相比于之前报道的通过形状记忆过程制备水凝胶管的方法，本发明提供的方法更加简便且易于操作。

（3）本发明提供的制备方法，通过引入聚乙烯醇和原位酶催化矿化的双重增强过程，使水凝胶管在力学强度方面得到了较大提升，通过控制两步增强中的参数，水凝胶管的拉伸强度可由原来的低于500kPa提升至最高约1500kPa，可为组织工程细胞培养和人造血管的制备等方面提供理想的候选材料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

下面实施例中得到的水凝胶，所用合成模具（即柱状容器）是直径为4mm的试管，反应液在试管内聚合成管状水凝胶；对实施例中得到的水凝胶管，采用Xiong等Macromolecules，2009，42：3811-3817文献公开的方法测定机械性能。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管，其拉伸断裂强度为500 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为600kPa。

实施例2

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；将70 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程4次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为550 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为730 kPa。

实施例3

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；将50 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为600 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1070 kPa。

实施例4

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、2.3 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为330 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为410kPa。

实施例5

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、6.9 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为630 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为760kPa。

实施例6

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入39 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.9 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻7小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为520 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为740kPa。

实施例7

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为20mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为5U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入49 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合5 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.6 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为510 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为920kPa。

实施例8

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为15mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为15U/mL）；取70 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为900 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为980kPa。

实施例9

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取50 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为900 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1240kPa。

实施例10

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为910 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1530kPa。

实施例11

将0.1 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合5 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.6 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-20 °C环境中冷冻2. 5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为300 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为410kPa。

实施例12

将0.25 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.9 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-10 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为430 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.3 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为570 kPa。

实施例13

将0.5 g单宁酸、1.42 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为310 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.1 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为720kPa。

实施例14

将0.5 g单宁酸、2.84 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为800 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为940kPa。

实施例15

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为560 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为750kPa。

实施例16

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为510 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为670kPa。

实施例17

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为520 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为940kPa。

实施例18

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.75 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为810 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为940kPa。

实施例19

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、1.0 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为830 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1560kPa。

实施例20

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.8 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为400 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为550kPa。

实施例21

将0.5 g单宁酸、2.13 g丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为600 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为850kPa。

实施例22

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管，其拉伸断裂强度为550 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为670 kPa。

实施例23

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取70μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程4次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为600 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为750 kPa。

实施例24

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取50μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻7小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为630 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为820 kPa。

实施例25

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、2.3 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为310 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化5天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为630 kPa。

实施例26

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、6.9 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取70 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为620 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为870 kPa。

实施例27

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取50 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入39 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.0 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为550 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为950 kPa。

实施例28

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入49 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合5 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.6 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为520 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为680 kPa。

实施例29

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为980 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1050 kPa。

实施例30

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为950 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化3天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1250 kPa。

实施例31

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为940 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1590 kPa。

实施例32

将0.1 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取70 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合5 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.6 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为310 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为430 kPa。

实施例33

将0.25 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取50 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.9 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18°C环境中冷冻2小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为400 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为560 kPa。

实施例34

将0.5 g单宁酸、1.98g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为330 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为760 kPa。

实施例35

将0.5 g单宁酸、3.96 g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18°C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为870 kPa；将5g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.3 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1090 kPa。

实施例36

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻3小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为630 kPa；将15g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.1 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为750 kPa。

实施例37

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻4小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为510 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为680 kPa。

实施例38

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为550 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1080 kPa。

实施例39

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.75 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为860 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.3 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为950 kPa。

实施例40

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、1.0 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合15 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为1.2 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻10小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程5次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为910 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.1 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1630 kPa。

实施例41

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.8 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为450 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化1天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为520 kPa。

实施例42

将0.5 g单宁酸、2.97g N，N-二甲基丙烯酰胺单体、4.6 mg化学交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.5 g聚乙烯醇分散在10 mL去离子水中，得到溶液1；得到溶液1；将碱性磷酸酶分散在聚戊二醛溶液（浓度为10mg/mL）中得到溶液2（在溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为8U/mL）；取100 μL溶液2加入溶液1中，通入氮气以此除去其中的氧气，并加入34 mg 光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮得到反应液；将反应液加入到试管中并密封，离心并超声除去溶液中的气泡，然后用紫外光照射引发聚合10 min反应得到棒状水凝胶，将棒状水凝胶中间未反应的部分用水冲洗除去，得到管壁为0.8 mm的水凝胶管；将水凝胶管置于-18 °C环境中冷冻5小时，然后取出水凝胶管放置于25 °C环境中解冻2小时；重复此冷冻-解冻过程3次，得到第一重增强的水凝胶管,其拉伸断裂强度为610 kPa；将11g甘油磷酸钙加入到1L的三乙醇胺水溶液（浓度为0.2 mol/L）中，得到甘油磷酸钙矿化溶液，将第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中矿化7天，即得到双重增强的可控结构水凝胶管,其拉伸断裂强度为1030 kPa。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双重增强的可控结构水凝胶管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将单宁酸、丙烯酰胺类单体、聚乙烯醇及化学交联剂加入水中，混合均匀得到溶液1，所述溶液1中，溶质单宁酸的质量为溶剂水质量的1-5%；所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺，所述丙烯酰胺类单体在溶液1中浓度为 2-4 mol/L；所述化学交联剂的用量为丙烯酰胺类单体摩尔量的0.05%-0.15%；所述化学交联剂包括N, N'-亚甲基双丙烯酰胺；在溶液1中，溶质聚乙烯醇质量为溶剂水质量的5%-10%；

（2）将碱性磷酸酶加入聚戊二醛的水溶液中，混合均匀得到溶液2；将步骤（1）所述溶液1与所述溶液2混合均匀，得到溶液3；往溶液3中通入氮气除去溶液3中的氧气，然后加入光引发剂，混合均匀得到反应液；

（3）将步骤（2）所述反应液加入柱状容器中，密封，然后离心并超声去除反应液中的气泡，在紫外线照射下进行聚合反应，得到棒状水凝胶，洗涤得到水凝胶管；

（4）将步骤（3）所述水凝胶管进行冷冻处理，然后解冻处理，重复冷冻处理及解冻处理，得到第一重增强的水凝胶管；

（5）将甘油磷酸钙加入三乙醇胺的水溶液中，混合均匀得到甘油磷酸钙矿化溶液；将步骤（4）所述第一重增强的水凝胶管浸泡在甘油磷酸钙矿化溶液中进行矿化反应，得到所述双重增强的可控结构水凝胶管。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）所述溶液2中，碱性磷酸酶的浓度为5-10 U/mL；在溶液2中，所述聚戊二醛的浓度为10-20 mg/mL；步骤（2）所述溶液1与溶液2的体积比为200:1 - 100:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；所述光引发剂的用量为丙烯酰胺类单体总摩尔量的0.7 - 1%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述聚合反应的时间为5-15min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述冷冻处理的温度为-20℃~ -10 °C；冷冻处理的时间为2-10小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述解冻处理的温度为15-30℃；解冻处理的时间为2-4小时；所述重复冷冻处理及解冻处理的重复次数为3-5次。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述三乙醇胺的水溶液浓度为0.1-0.3 mol/L；所述甘油磷酸钙与三乙醇胺的水溶液的质量体积比为5-15 g/L。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述矿化反应的时间为1-7天。

9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的双重增强的可控结构水凝胶管。