O amido vem demonstrando grande potencial como ingrediente gelificante para uso em formulações para produzir biomateriais impressos em 3D (scaffolds ósseos). Essa fonte oferece vantagens como disponibilidade mundial, biocompatibilidade e biodegradabilidade, que é essencial para aplicação em biomateriais para enxertos ósseos. No entanto, os hidrogéis à base de amido apresentam dificuldades de processamento, principalmente associadas às suas propriedades reológicas. Alguns métodos de modificação do amido podem ser usados para superar essas dificuldades. Por exemplo, o tratamento de aquecimento a seco (DHT) é um tratamento simples, seguro, físico e "verde". Nesse contexto, essa dissertação mostra os efeitos do DHT (1 h, 2 h e 4 h a 130 °C) sobre as propriedades estruturais (microscopia e DRX; teor de amilose, distribuição do tamanho molecular) e físico-químicas (pH, teor de açúcar redutor, teor de carbonilae carboxila e grupos funcionais) do amido de batata, bem como o efeito sobre as propriedades doshidrogéis visando aplicações de impressão 3D (firmeza, reologia, propriedades de pasta e capacidade de impressão). A modificação do amido de batata por DHT alterou todas estas propriedades e resultou em 3 novos materiais (amidos modificados: DHT_1h, DHT_2h, DHT_4h) com distintas propriedades entre si e em relação ao amido nativo. O DHT_1h foi selecionado como o melhor material, tendo em vista a melhor imprimibilidade (melhor resolução em termos de área e orifícios, quando comparado ao projeto original 3D), além de propriedades mecânicas mais favoráveis. Nesta dissertação também foi otimizado os parâmetros de impressão 3D para uso de hidrogeís a base de amido visando a produção de scaffolds ósseos (10 mm/s de velocidade de impressão, 20% de preenchimento, 100% de vazão, 5 camadas e geometria cilíndrica 20 x 2 mm). Além disso, foi avaliado o pós-processamento dos materiais impressos, sendo a liofilização escolhida como o melhor método frente a secagem em estufa. Os hidrogéis de amido nativo e DHT_1h foram adicionados de nanopartículas de hidroxiapatita (HAp) e impressos com os parâmetros otimizados, e foram avaliados em termos de propriedades reológicas e morfológicas. Scaffolds produzidos como amido modificado adicionados de HAp apresentaram menor taxa de biodegradabilidade e maior porosidade, sendo com propriedades mais adequadas para essa aplicação. Por fim, esse estudo concluiu que a modificação do amido por DHT foi eficiente para funcionalizar o amido de batata com propriedades promissoras para fabricação via impressão de scaffolds ósseos.

Starch has shown great potential as a gelling ingredient for use in formulations to produce 3D printed biomaterials (bone scaffolds). This source offers advantages such as worldwide availability, biocompatibility and biodegradability, which is essential for application in biomaterials for bone grafts. However, starch-based hydrogels have processing difficulties,mainly associated with their rheological properties. Some starch modification methods can be used to overcome these difficulties. For example, dry heat treatment (DHT) is a simple, safe, physical and "green" treatment. In this context, this dissertation shows the effects of DHT (1 h, 2h and 4 h at 130 °C) on structural (granules: microscopy and XRD; molecules: amylose, molecular size distribution) and physicochemical (pH, content of reducing sugar, carbonyl and carboxyl content and functional groups) of potato starch, as well asthe effect on the properties of hydrogelstargeting 3D printing applications (firmness, rheology, paste properties and printability). Modification of potato starch by DHT altered all these properties and resulted in 4 materials withdistinct properties (native and modified). DHT_1h was selected as the best material, in view of better printability, havinga better resolution in terms of area and holes when compared to the original 3D design, in additionto more favorable mechanical properties. In this dissertation, the 3D printing parameters for the use of starch-based hydrogels were also optimized for the production of bone scaffolds (10 mm/sprinting speed, 20% filling, 100% flow, 5 layers and cylindrical geometry 20 x 2 mm). In addition,post-processing of printed materials was evaluated, with freeze-drying chosen as the best post- processing method. Native starch and DHT_1h hydrogels were spiked with hydroxyapatite (HAp)nanoparticles and printed with the optimized parameters and were evaluated in terms of their rheological and morphological properties. The scaffolds produced with modified starch added with HAp showed the lowest rate of biodegradability and the highest porosity, making this biomaterial more sustainable for this application. Finally, this study concluded that the technique of starch modification by DHT is efficient to functionalize potato starch to make it with more promising properties for application in the manufacture of bone scaffolds.