Dispositivos cardiovasculares para cardiopatías congénitas

La coartación aórtica es una cardiopatía congénita caracterizada por el estrechamiento de la aorta y representa aproximadamente el 8% de los defectos cardíacos congénitos. Esta alteración provoca una obstrucción del flujo sanguíneo y un gradiente de presión entre los territorios proximal y distal de la aorta, con consecuencias hemodinámicas relevantes si no se trata adecuadamente.

Actualmente, las opciones terapéuticas incluyen cirugía abierta, angioplastia con balón e implantación de stents metálicos. A pesar de los avances conseguidos, estas opciones presentan limitaciones específicas en población pediátrica. En el caso de los implantes permanentes, el crecimiento vascular del paciente obliga a nuevas dilataciones o procedimientos adicionales a lo largo del tiempo.

En este contexto, la investigación doctoral del Dr. Francesc Canalejo Codina, desarrollada dentro del programa de Bioingeniería de IQS bajo el título Diseño de un stent pediátrico para tratar la coartación aórtica, se ha orientado al diseño, fabricación y caracterización de un nuevo dispositivo, concebido para responder a los requerimientos mecánicos y biológicos propios de pacientes en fase de crecimiento, con el objetivo de reducir reintervenciones y mejorar la evolución clínica a largo plazo. La tesis ha sido dirigida por el Dr. Jordi Martorell López, del Grupo de Ingeniería Vascular y Biomedicina Aplicada – GEVAB, la Dra. Mercedes Balcells Camps, del grupo GEVAB y del Institute for Medical Engineering and Science del Massachusetts Institute of Technology – MIT, y el Dr. Andrés García Granada, del Grupo de Ingeniería Industrial – GEPI. También han colaborado la Dra. Marta Pegueroles del Grupo de Investigación en Biomateriales, Biomecánica e Ingeniería de Tejidos (BBT) de la UPC y el Dr. Elazer R. Edelman del Edelman Lab – MIT.

Desarrollo y validación del stent pediátrico

El proyecto se inició con la definición de los requisitos clínicos y técnicos del dispositivo, mediante análisis anatómico, estudio de tejidos e interacción con profesionales sanitarios. Posteriormente, se desarrollaron modelos computacionales de prototipos fabricados con policaprolactona, un biomaterial bioreabsorbible, incorporando una geometría auxética capaz de ofrecer una respuesta mecánica adaptativa.

En una segunda fase, se realizaron estudios in vitro para analizar la relación entre procesos de fabricación, implantación y respuesta biológica. Estos trabajos permitieron establecer criterios de diseño orientados a mejorar el comportamiento funcional y la seguridad del dispositivo.

Finalmente, la validación preclínica se llevó a cabo mediante un modelo animal con cateterismo femoral en conejos blancos de Nueva Zelanda, utilizando como plataforma mínimamente invasiva para evaluar dispositivos cardiovasculares pediátricos. Los resultados mostraron una excelente biocompatibilidad caracterizada por una rápida integración tisular en la aorta después de un mes de implantación.

En su investigación, el Dr. Canalejo ha conseguido una estructura adaptada a la aorta pediátrica, que pretende ir más allá del soporte mecánico localizado, promoviendo el remodelado arterial y acomodando el crecimiento somático. De esta manera, ha conseguido el objetivo de reducir nuevas intervenciones y favorecer una salud vascular integral en niños y niñas con coartación aórtica.

Publicaciones relacionadas

Francesc Canalejo et al., 3D printed polymeric stent design : Mechanical testing and computational modelling, Materials & Design, Vol. 247, 2024, 113395

Francesc Canalejo et al, Integrating stent design and microstructural characterization to improve clinical outcomes of bioreabsorbable stents, Materials & Design, Volume 260, 2025, 115013

Patente

La tecnología desarrollada ha sido objeto de patente: Canalejo F., Martorell J., Balcells M., Garcia A., Edelman, E.R., Systems and methods for Use and Manufacturing of an Adaptably Dynamic Stent, Provisional Patent application, US-PTO – 63/864,568

Colaboraciones, premios y ayudas

La investigación de esta tesis se ha llevado a cabo con la colaboración también de los hospitales Boston Children’s Hospital y Hospital Sant Joan de Déu.

El dispositivo desarrollado en el marco de esta tesis ha obtenido un destacado reconocimiento internacional en el ámbito de la innovación médica pediátrica. En el año 2024, la tecnología fue reconocida entre los seis proyectos más relevantes a escala mundial en innovación de dispositivos médicos pediátricos por el Alliance for Pediatric Device Innovation, y posteriormente situado entre los tres mejores proyectos de Europa dentro del programa de aceleración Impact4Kids, impulsado por Stanford Biodesign y i4Kids Europe.

La investigación vinculada a la tesis del Dr. Canalejo Codina ha recibido diversas ayudas competitivas y distinciones académicas. Entre ellas, destacan el contrato personal para la formación de doctores del Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación, en el marco del proyecto PolyCoarct; la ayuda de la Fundación Privada Daniel Bravo Andreu para investigación biomédica en centros internacionales de prestigio; la Beca al mejor proyecto de tesis doctoral otorgada por el Colegio de Ingenieros Industriales de Cataluña; el premio de Banco Santander para investigadores predoctorales; así como otros reconocimientos a la excelencia académica y científica.

Adicionalmente, el marco de esta investigación ha recibido ayudas de AGAUR – Generalitat de Cataluña, Alliance for Pediatric Device Innovation, Impact4Kids, Fundación “la Caixa”, MIT-Spain, MIT Deshpande Center for Technological Innovation, MIT Mechanical Engineering y la National Science Foundation. Como resultado, el proyecto Polycoart ha participado en fórums internacionales de referencia, con ponencias en SITE, MIT, Harvard, MedTech Conference, Barcelona Deep Tech Summit, Pediatric Investment Forum, Midwest Pediatric Device Consortia, Impact LaunchPad y otros espacios especializados en transferencia tecnológica, innovación biomédica y dispositivos médicos pediátricos.