El presente trabajo evalúa el comportamiento térmico del óxido de grafeno (GO) cuando se deposita sobre ácido poliláctico (PLA) impreso en 3D, con el fin de desarrollar un dispositivo médico para aplicaciones de terapia fototérmica. Se realizó un análisis experimental-numérico para evaluar la capacidad de conversión fototérmica, basado en la potencia emitida por un láser NIR (785 nm), y la posterior distribución de temperatura en el material GO-PLA. Se estudió la influencia de la masa depositada de GO y el grosor del PLA a través de 40 escenarios diferentes. Los resultados estimaron un valor de eficiencia de conversión fototérmica de hasta 32.6%, alcanzado para la menor densidad de potencia del láser que se probó (0.335 mW/mm^2), y un alto valor de masa de GO depositado (1.024 x 10 mg/mm^2). De hecho, se propone una masa óptima de GO en el rango de 1.024-2.048 x 10 mg/mm, en términos de capacidad de absorción, ya que una mayor masa de GO no aumentaría la eficiencia de conversión. Además, el estudio permitió estimar la conductividad térmica de este biomaterial específico (0.064 W/m·K), y demostró que una combinación adecuada de masa de GO, grosor de PLA y potencia del láser puede inducir hipertermia ablativa (>60 grados C, en un área concentrada), moderada (50 grados C) y leve (43 grados C) en la cara inferior del biomaterial.