[en] A wound can be defined as a damage or rupture of a biological tissue with the consequent loss of protective function. Wound treatment represents a serious health and socioeconomic problem. The implementation of wound treatments is necessary to improve patient's quality of life and reduce healthcare costs through innovative ad hoc formulations, capable of both promoting and accelerating the healing process. A further challenge is to do it with the utmost respect and safety, minimizing rick to humans and environment by using eco-friendly raw materials and green production methods. The aim of this thesis was to develop bio-sustainable corn starch (CS)-based patches for wound treatment. Studies involve the development and characterization of compositions (semisolid and solid) suitable to be processed by 3D printing. In particular the attention was focused on Pressure-Assisted Microsyringe (PAM) and Fused Deposition Modelling (FDM) techniques. In the first part of the research, starch-based hydrogel compositions, suitable for PAM 3D printing, were developed and characterized. Starch was combined to the plasticizing agent glycerol (Gly) and an aqueous suspension of βglucan (βglu) (soluble and insoluble fraction), obtained from barley, as filler (G4-βglu). Another hydrogel (NaHy-H2) was prepared, adding sodium hyaluronate (NaHy) to the previous composition. Then, 3D printing parameters were optimized (nozzle size 0.8 mm, layer height 0.2 mm, 100% infill density, volumetric flow rate 3.02 mm3/s and printing speed 15 mm/s). As the object must be dried after printing, post-printing drying conditions (T°C and time) were evaluated and the most suitable fixed at 37°C for 24 h. The obtained patches (G4-βglu and NaHy-H2) presented low mechanical strength thus, in order to improve this property, it was decided to perform their printing on an alginate-based (Alg) support which will be the backing layer of the final formulation. Thus, patches named Alg_βglu and Alg_NaHy were produced and deeply characterized in terms of mechanical properties, wettability, swelling ability, morphology. The Alg_NaHy patch showed better results than the Alg_βglu patch in terms of compactness, tensile strength, elasticity, bioadhesiveness, ease of handling, and ease of patch application and removal. The biological activity (safety and wound healing capacity) of the soluble fraction of βglu was evaluated in vitro on keratinocytes (cell line representative of epidermidis). In the second part of the research, starch based thermoplastic filaments suitable for FDM 3D printing were optimized. Filaments based on biopolymers are not currently available on the market due to their limited thermal stability (influencing the extrusion process by FDM). For this reason, starch is generally combined to synthetic polymers in order to improve its processability. The aim of this work was to produce eco-friendly filaments by using starch as polymer combined to additives as clays (MMT, HAL), citric acid (CA), magnesium stearate (MgSt) in order to improve the physicochemical and biological properties of TPS filaments. The filaments were characterized in terms of: morphology (SEM), thermal profile (DSC-TGA), chemical interactions (FT-IR) swellability, processability by FDM. The introduction of the clay MMT, as well as CA and MgSt, allowed to obtain filaments with suitable processability (F3b and F4 filaments). F4 filament showed good thermal properties during the 3D printing process and also, less diameter changes at the time of printing than the other filaments, allowing a stable printing. Thus, by using the selected filaments, prototypes patches were prepared by FDM (Patches A and B). For this purpose, the optimization of the 3D printing parameters (nozzle diameter 0.6 mm; printing temperature and build plate temperature 210 and 80°C, respectively; layer height 0.3 mm; top/bottom layer thickness 0.3mm; flow rate 97%; fan speed 30%; print speed 60 mm/s; and infill density 100%) was carried out. Patch B presented a more homogeneous appearance than patch A, being potentially useful as a wound dressing, although future studies in greater depth will be necessary.

[es] Una herida puede definirse como un daño o rotura de un tejido biológico con la consiguiente pérdida de su función protectora. El tratamiento de heridas representa un grave problema sanitario y socioeconómico. La aplicación de tratamientos para heridas es necesaria para mejorar la calidad de vida de los pacientes y reducir los costes sanitarios mediante formulaciones innovadoras ad hoc, capaces tanto de promover como de acelerar el proceso de cicatrización. Otro reto es hacerlo con el mayor respeto y seguridad posible, minimizando los riesgos hacia las personas y el medio ambiente, utilizando materias primas ecológicas y métodos de producción ecológicos. El objetivo de esta tesis era desarrollar parches biosostenibles a base de almidón de maíz (CS) para el tratamiento de heridas. Los estudios incluyen el desarrollo y la caracterización de composiciones (semisólidas y sólidas) adecuadas para ser procesadas mediante impresión 3D. En particular, la atención se centró en las técnicas de microinyección asistida por presión (PAM) y de modelado por deposición fundida (FDM). En la primera parte de la investigación, se desarrollaron y caracterizaron composiciones de hidrogel a base de almidón, adecuadas para la impresión 3D PAM. El almidón se combinó con el agente plastificante glicerol (Gly) y una suspensión acuosa de βglucano (βglu) (fracción soluble e insoluble), obtenido de la cebada, como relleno (G4-βglu). Se preparó otro hidrogel (NaHy-H2), añadiendo hialuronato sódico (NaHy) a la composición anterior. A continuación, se optimizaron los parámetros de impresión 3D (tamaño de boquilla 0,8 mm, altura de capa 0,2 mm, densidad de relleno del 100%, caudal volumétrico 3,02 mm3/s y velocidad de impresión 15 mm/s). Dado que el objeto debe secarse tras la impresión, se evaluaron las condiciones de secado post-impresión (T°C y tiempo) y se fijó la más adecuada en 37°C durante 24 h. Los parches obtenidos (G4-βglu y NaHy-H2) presentaron una baja resistencia mecánica por lo que, para mejorar esta propiedad, se decidió realizar su impresión sobre un soporte a base de alginato (Alg) que será la capa de soporte de la formulación final. Así, se produjeron los parches denominados Alg_βglu y Alg_NaHy, que se caracterizaron en profundidad en términos de propiedades mecánicas, humectabilidad, capacidad de hinchamiento y morfología. El parche Alg_NaHy mostró mejores resultados que el parche Alg_βglu en cuanto a compacidad, resistencia a la tracción, elasticidad, bioadhesividad, facilidad de manipulación y facilidad de aplicación y retirada del parche. La actividad biológica (seguridad y capacidad de cicatrización de heridas) de la fracción soluble de βglu se evaluó in vitro en queratinocitos (línea celular representativa de epidermidis). En la segunda parte de la investigación, se optimizaron los filamentos termoplásticos a base de almidón adecuados para la impresión 3D FDM. Los filamentos basados en biopolímeros no están disponibles actualmente en el mercado debido a su limitada estabilidad térmica (que influye en el proceso de extrusión por FDM). Por este motivo, el almidón se suele combinar con polímeros sintéticos para mejorar su procesabilidad. El objetivo de este trabajo fue producir filamentos ecológicos utilizando almidón como polímero combinado con aditivos como arcillas (MMT, HAL), ácido cítrico (CA), estearato de magnesio (MgSt) con el fin de mejorar las propiedades fisicoquímicas y biológicas de los filamentos de TPS. Los filamentos se caracterizaron en términos de: morfología (SEM), perfil térmico (DSC-TGA), interacciones químicas (FTIR) hinchabilidad, procesabilidad por FDM. La introducción de la arcilla MMT, así como de CA y MgSt, permitió obtener filamentos con una procesabilidad adecuada (filamentos F3b y F4). El filamento F4 mostró buenas propiedades térmicas durante el proceso de impresión 3D y además, menor cambio de diámetro en el momento de impresión que el resto de filamentos, permitiendo una impresión estable. Así, utilizando los filamentos seleccionados, se prepararon prototipos de parches por FDM (parches A y B). Para ello, se llevó a cabo la optimización de los parámetros de impresión 3D (diámetro de la boquilla 0,6 mm; temperatura de impresión y temperatura de la placa de impresión 210 y 80°C, respectivamente; altura de la capa 0,3 mm; grosor de la capa superior/inferior 0,3 mm; tasa de flujo 97%; velocidad del ventilador 30%; velocidad de impresión 60 mm/s; y densidad de relleno 100%). El parche B presentó un aspecto más homogéneo que el parche A, siendo potencialmente útil como apósito para heridas, aunque serán necesarios futuros estudios en mayor profundidad.