[en] In recent decades, biodegradable polymers have gained great relevance as a sustainable alternative to traditional non-degradable polymers, thanks to their ability to reduce environmental impact and their production from renewable sources such as starch, cellulose and proteins. One of the most prominent areas is biomedicine, where polymers not only offer an environmentally friendly option, but also play a crucial role in creating materials for tissue regeneration and other medical applications. Traditionally, the processing of polymers has been carried out using organic solvents which present some drawbacks, such as the difficulty of completely removing the solvent later with the problems of possible toxicity in the final use of the polymer and the environmental problems caused by these wastes. In addition, the morphological characteristics of the polymers produced are not adequate, especially because the high degree of interconnectivity necessary in the porous structure is not achieved and the lack of uniformity in the diameters of said pores. To solve this problem, the foaming process with supercritical CO2 has emerged as a promising technique, allowing porosity and pore size to be adjusted, although the formation mechanisms are complex and difficult to control. Additionally, hydrothermal pretreatment, carried out at high pressures and temperatures, is studied to optimize the mechanical and porosity properties of the polymers. In this Master's Thesis, the effect that hydrothermal pretreatment followed by foaming with supercritical CO2 has on various types of polymers is studied. Specifically, the feasibility of carrying out the process with the following polymers has been studied: polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polylactic glycolic acid (PLGA), polyvinyl acetate (PVA), polybutylene succinate (PBS) and chitosan. Furthermore, the feasibility of creating blended polymers without the addition of chemical solvents has been studied, specifically, blended PLGA and poly(3,4- ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate) (abbreviated as PEDOT PSS), blended PVA and PBS, blended PCL and PBS, and blended chitosan and PBS. To achieve the process, experiments have been carried out in two different equipment: a high pressure and temperature reactor where hydrothermal pretreatment has been studied; and a high pressure equipment where the foaming process with CO2 was carried out. Considering the previous study, PCL, PBS and their combination have been selected for a detailed analysis of the hydrothermal pretreatment. In this study, the influence of the variables of pressure, temperature and operation time during the process has been evaluated. To characterize the polymers studied, the homogeneity of the samples, the volumetric expansion, the pore size and the distribution of the pores have been analysed. Except for chitosan, all polymers formed porous structures, highlighting PCL, PLGA and PVA for their high volumetric expansion, homogeneity and pore distribution, which makes them the most promising candidates for biomedical applications. The feasibility of combining polymers without chemical solvents through hydrothermal pretreatment was evaluated, but the results were unfavourable. The PLGA-PEDOT PSS, PVA- PBS, PCL-PBS and chitosan-PBS combinations showed low homogeneity and an irregular distribution of pores, determined by the dominance of one of the polymers in the mixture. The detailed study of hydrothermal pretreatment in PCL, PBS and their combination showed that PCL achieves a volumetric expansion of 2.313 with an average pore size of 147.03 μm under conditions of 150°C, 25 bar and 10 minutes, followed by foaming at 40°C, 300 bar and 1 hour. In the case of PBS, an expansion of 1,351 with high porosity was achieved after pretreatment (150°C, 25 bar, 1 minute), but foaming caused cracking, indicating limitations in its application. The combination of PCL and PBS did not improve homogeneity, ruling out hydrothermal pretreatment for the formation of combined polymers intended for foaming processes. This work highlights the technical feasibility of hydrothermal pretreatment, an approach little explored in the scientific community with potential in biomedicine. It is proposed as a basis for future research in the optimization of this technique and its impact on tissue engineering.

[es] En las últimas décadas, los polímeros biodegradables han ganado gran relevancia como alternativa sostenible a los polímeros tradicionales no degradables, gracias a su capacidad para reducir el impacto ambiental y su producción a partir de fuentes renovables como almidón, celulosa y proteínas. Una de las áreas más destacadas es la biomedicina, donde los polímeros no solo ofrecen una opción ecológica, sino que también desempeñan un papel crucial en la creación de materiales destinados a la regeneración de tejidos y otras aplicaciones médicas. Tradicionalmente, el procesado de polímeros se ha realizado empleando disolventes orgánicos los cuales presentan algunos inconvenientes, tal como la dificultad de eliminar totalmente el disolvente posteriormente con los problemas de posible toxicidad en el uso final del polímero y los medioambientales que ocasionan estos residuos. Además de que las características morfológicas de los polímeros producidos no son adecuadas, especialmente por no alcanzarse un alto grado de interconectividad necesario en la estructura porosa y en la falta de uniformidad de diámetros de dichos poros. Para resolver este problema, el proceso de espumación o foaming con CO2 supercrítico ha surgido como una técnica prometedora, permitiendo ajustar porosidad y tamaño de poros, aunque los mecanismos de formación son complejos y difíciles de controlar. Adicionalmente, se estudia el pretratamiento hidrotérmico, realizado a altas presiones y temperaturas, para optimizar las propiedades mecánicas y de porosidad de los polímeros. En el presente Trabajo Fin de Máster se estudia el efecto que tiene sobre varios tipos de polímeros el pretratamiento hidrotérmico seguido de un foaming con CO2 supercrítico. En concreto se ha estudiado la viabilidad de realizar el proceso a los siguientes polímeros: policaprolactona (PCL), ácido poliláctico (PLA), ácido poliláctico glicólico (PLGA), acetato de polivinilo (PVA), succinato de polibutileno (PBS) y chitosan. Además, se ha estudiado la viabilidad para la creación de polímeros combinados sin la adición de disolventes químicos, en concreto, combinado de PLGA y poli(3,4-etilendioxitiofeno)-poli(estireno sulfonato) (abreviado como PEDOT PSS), combinado de PVA y PBS, combinado de PCL y PBS y combinado de chitosan y PBS. Para la consecución del proceso, se ha llevado a cabo experimentos en dos equipos diferentes: un reactor de alta presión y temperatura donde se ha estudiado el pretratamiento hidrotérmico; y un equipo de alta presión donde se realizó el proceso de foaming con CO2. Considerando el estudio previo, se han seleccionado los polímeros PCL, PBS y su combinación para un análisis detallado del pretratamiento hidrotérmico. En este estudio, se ha evaluado la influencia de las variables de presión, temperatura y tiempo de operación durante el proceso. Para la caracterización de los polímeros estudiados se ha analizado la homogeneidad que presentan las muestras, la expansión volumétrica, el tamaño de poro y la distribución de los poros. A excepción del chitosan, todos los polímeros formaron estructuras porosas, destacando PCL, PLGA y PVA por su elevada expansión volumétrica, homogeneidad y distribución de poros, lo que los convierte en los candidatos más prometedores para aplicaciones biomédicas. Se evaluó la viabilidad de combinar polímeros sin disolventes químicos mediante el pretratamiento hidrotérmico, pero los resultados fueron desfavorables. Las combinaciones PLGA-PEDOT PSS, PVA-PBS, PCL-PBS y chitosan-PBS mostraron baja homogeneidad y una distribución irregular de los poros, determinada por la dominancia de uno de los polímeros en la mezcla. El estudio detallado del pretratamiento hidrotérmico en PCL, PBS y su combinación mostró que PCL consigue una expansión volumétrica de 2,313 con un tamaño medio de poros de 147,03 μm en condiciones de 150°C, 25 bar y 10 minutos, seguido de foaming a 40°C, 300 bar y 1 hora. En el caso del PBS, se alcanzó una expansión de 1,351 con alta porosidad tras el pretratamiento (150°C, 25 bar, 1 minuto), pero el foaming causó agrietamiento, indicando limitaciones en su aplicación. La combinación de PCL y PBS no mejoró la homogeneidad, descartando el pretratamiento hidrotérmico para la formación de polímeros combinados destinados a procesos de foaming. Este trabajo resalta la viabilidad técnica del pretratamiento hidrotérmico, un enfoque poco explorado en la comunidad científica con potencial en biomedicina. Se plantea como base para futuras investigaciones en la optimización de esta técnica y su impacto en la ingeniería de tejidos.