La coartació aòrtica és una cardiopatia congènita caracteritzada per l’estrenyiment de l’aorta i representa aproximadament el 8% dels defectes cardíacs congènits. Aquesta alteració provoca una obstrucció del flux sanguini i un gradient de pressió entre els territoris proximal i distal de l’aorta, amb conseqüències hemodinàmiques rellevants si no es tracta adequadament.
El Dr. Francesc Canalejo Codina ha defensat a IQS la seva tesi doctoral, centrada en el disseny, fabricació i caracterització d’un stent pediàtric per tractar la coartació aòrtica, per respondre als requeriments mecànics i biològics propis de pacients en fase de creixement, amb l’objectiu de reduir reintervencions i millorar l’evolució clínica a llarg termini.
Actualment, les opcions terapèutiques inclouen cirurgia oberta, angioplàstia amb baló i implantació de stents metàl·lics. Tot i els avenços assolits, aquestes opcions presenten limitacions específiques en població pediàtrica. En el cas dels implants permanents, el creixement vascular del pacient pot obligar a noves dilatacions o a procediments addicionals al llarg del temps.
En aquest context, la recerca doctoral del Dr. Francesc Canalejo Codina, desenvolupada dins el programa de Bioenginyeria d’IQS sota el títol Disseny d’un stent pediàtric per tractar la coartació aòrtica, s’ha orientat al disseny, fabricació i caracterització d’un nou dispositiu, concebut per respondre als requeriments mecànics i biològics propis de pacients en fase de creixement, amb l’objectiu de reduir reintervencions i millorar l’evolució clínica a llarg termini. La tesi ha estat dirigida per el Dr. Jordi Martorell López, del Grup d’Enginyeria Vascular i Biomedicina Aplicada – GEVAB, la Dra. Mercedes Balcells Camps, del grup GEVAB i del Institute for Medical Engineering and Science del Massachussets Institute of Technology – MIT, i el Dr. Andrés Garcia Granada, del Grup d’Enginyeria Industrial – GEPI. També hi han col·laborat la Dra. Marta Pegueroles del Grup de recerca en Biomaterials, Biomecànica i Enginyeria de Teixits (BBT) de la UPC i el Dr. Elazer R. Edelman del Edelman Lab – MIT.
Desenvolupament i validació del stent pediàtric
El projecte va iniciar-se amb la definició dels requisits clínics i tècnics del dispositiu, mitjançant anàlisi anatòmica, estudi de teixits i interacció amb professionals sanitaris. Posteriorment, es van desenvolupar models computacionals de prototips fabricats amb policaprolactona, un biomaterial bioresorbible, incorporant una geometria auxètica capaç d’oferir una resposta mecànica adaptativa.
En una segona fase, es van realitzar estudis in vitro per analitzar la relació entre processos de fabricació, implantació i resposta biològica. Aquests treballs van permetre establir criteris de disseny orientats a millorar el comportament funcional i la seguretat del dispositiu.
Finalment, la validació preclínica es va dur a terme mitjançant un model animal amb cateterisme femoral en conills blancs de Nova Zelanda, utilitzat com a plataforma mínimament invasiva per avaluar dispositius cardiovasculars pediàtrics. Els resultats van mostrar una excel·lent biocompatibilitat caracteritzada per una ràpida integració tissular en l’aorta després d’un mes d’implantació.
A la seva recerca, el Dr. Canalejo ha aconseguit una estructura adaptada a l’aorta pediàtrica, que pretén anar més enllà del suport mecànic localitzat, promovent el remodelatge arterial i acomodant el creixement somàtic. D’aquesta manera, ha aconseguit l’objectiu de reduir noves intervencions i afavorir una salut vascular integral en infants amb coartació aòrtica.
Publicacions relacionades
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
Patent
La tecnologia desenvolupada ha estat objecte de patent: 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
Col·laboracions, premis i ajuts
La recerca d’aquesta tesi s’ha dut a terme amb la col·laboració també dels hospitals Boston Children’s Hospital i Hospital Sant Joan de Déu.
El dispositiu desenvolupat en el marc d’aquesta tesi ha obtingut un destacat reconeixement internacional en l’àmbit de la innovació mèdica pediàtrica. L’any 2024 la tecnologia va ser reconeguda entre els sis projectes més rellevants a escala mundial en innovació de dispositius mèdics pediàtrics per l’Alliance for Pediatric Device Innovation, i posteriorment situat entre els tres millors projectes d’Europa dins del programa d’acceleració Impact4Kids, impulsat per Stanford Biodesign i i4Kids Europe.
La investigació vinculada a la tesi del Dr. Canalejo Codina ha rebut diversos ajuts competitius i distincions acadèmiques. Entre aquests destaquen el contracte predoctoral per a la formació de doctors del Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación, en el marc del projecte PolyCoarct; l’ajut de la Fundació Privada Daniel Bravo Andreu per a recerca biomèdica en centres internacionals de prestigi; la Beca al millor projecte de tesi doctoral atorgada pel Col·legi d’Enginyers Industrials de Catalunya; el Premi de Banco Santander per a Investigadors Predoctorals; així com altres reconeixements a l’excel·lència acadèmica i científica.
Addicionalment, el marc d’aquesta recerca ha rebut ajuts d’AGAUR – Generalitat de Catalunya, Alliance for Pediatric Device Innovation, Impact4Kids, Fundació “la Caixa”, MIT-Spain, MIT Deshpande Center for Technological Innovation, MIT Mechanical Engineering i la National Science Foundation. Com a resultat, el projecte PolyCoarct ha estat presentat en fòrums internacionals de referència, amb ponències a SITE, MIT, Harvard, MedTech Conference, Barcelona Deep Tech Summit, Pediatric Investment Forum, Midwest Pediatric Device Consortia, Impact Launchpad i altres espais especialitzats en transferència tecnològica, innovació biomèdica i dispositius mèdics pediàtrics.
COL·LABORADORS
Grups d'investigació
GEPI – Grup d’Enginyeria de Productes Industrials
El grup GEPI (Grup d'Enginyeria de Productes Industrials) desenvolupa la seva activitat en tres grans àrees: Fabricació additiva (AM), Enginyeria inversa: digitalització d'objectes amb escàner i Caracterització mecànica de materials.
GEVAB – Grup d’Enginyeria Vascular i Biomedicina Aplicada
El grup GEVAB desenvolupa la seva activitat en dues grans àrees: el desenvolupament de biomaterials per a tractar patologies vasculars i l'estudi d'altres necessitats clíniques, integrant coneixements de medicina, biologia, química, física, matemàtiques i computació.
