Ingeniería biomédica

La importancia de la mecánica de fluidos en la ingeniería biomédica radica en su capacidad para describir con precisión física el transporte de masa y energía dentro del cuerpo humano, permitiendo que sistemas biológicos complejos sean tratados bajo principios de ingeniería para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Esta disciplina es esencial para la comprensión de la hemodinámica, donde el estudio del flujo sanguíneo pulsátil y la interacción entre la sangre (un fluido no newtoniano) y las paredes elásticas de las arterias permite predecir la formación de placas de ateroma o el riesgo de ruptura de un aneurisma mediante el análisis del esfuerzo cortante en la pared.

Asimismo, resulta indispensable en el desarrollo de tecnologías de soporte vital, ya que el diseño de oxigenadores, máquinas de diálisis y corazones artificiales depende enteramente de la optimización de perfiles de velocidad para evitar la hemólisis y asegurar un intercambio gaseoso o de solutos eficiente. En la vanguardia tecnológica, la mecánica de fluidos a microescala impulsa la creación de dispositivos lab-on-a-chip, donde el control de flujos laminares permite manipular células individuales y muestras biológicas con una precisión sin precedentes, facilitando desde la administración dirigida de fármacos hasta el desarrollo de biosensores avanzados que imitan fielmente el microentorno fisiológico del cuerpo.

Actualmente el trabajo se enfoca en las siguientes líneas de trabajo:

  • Dispositivos de asistencia sanguínea extracorpórea.
  • Análisis y modelado del flujo hemodinámico.
  • Diseño de circuitos fisiológicos.
  • Joaquín Anatol Hernández
  • Jorge Dueñas Pamplona
  • Javier García García
  • Bancos de ensayos experimentales
  • Equipos y software para CFD
  • Modelos fisiológicos
  • Universidad de Valladolid
  • Biocardiolab Fondazione Toscana
  • University of Washington
  • Universidad de Extremadura
  • Universidade do Minho
  • J. Anatol, E. Vignali, E. Gasparotti, F. Castro-Ruiz, M. Rubio, C. Barrios Collado, J. Sierra-Pallares, S. Celi, A novel valveless pulsatile flow pump for extracorporeal blood circulation, Ann. Biomed. Eng. (2025).
  • Sergio Rodríguez-Aparicio, Conrado Ferrera, María Eugenia Fuentes-Cañamero, Javier García García, Jorge Dueñas-Pamplona. Morphing the left atrium geometry: The role of the pulmonary veins on flow patterns and thrombus formation. Computers in Biology and Medicine, 186, 109212 (2025).
  • J. Anatol, M. García-Díaz, C. Barrios-Collado, J. Moneo-Fernández, M. Rubio, F. Castro-Ruiz, J. Sierra-Pallares, An assessment of the suitability of a Liebau pump in biomedical applications, Phys. Fluids 36 (2024).
  • Caterina Balzotti, Pierfrancesco Siena, Michele Girfoglio, Giovanni Stabile, Jorge Dueñas-Pamplona, José Sierra-Pallares, Ignacio Amat-Santos, Gianluigi Rozza. A reduced order model formulation for left atrium flows: an atrial fibrillation case. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology, 23(4), 1411–1429 (2024).
  • Jorge Dueñas-Pamplona, Sergio Rodríguez-Aparicio, Alejandro Gonzalo, Savannah F. Bifulco, Francisco Castro, Conrado Ferrera, Óscar Flores, Patrick M. Boyle, José Sierra-Pallares, Javier García García, Juan Carlos del Álamo. Reduced-order models of endocardial shear stress patterns in the left atrial appendage from a data-augmented patient-specific database. Applied Mathematical Modelling, 130, 713-727 (2024).
  • Sergio Rodríguez-Aparicio, Conrado Ferrera, María Victoria Millán-Núñez, Javier García García, Jorge Dueñas-Pamplona. Influence of the flow split ratio on the position of the main atrial vortex: implications for stasis on the left atrial appendage. Computers in Biology and Medicine, 178, 108772 (2024).
  • J. Anatol, M. García-Díaz, C. Barrios-Collado, J. Moneo-Fernández, F. Castro-Ruiz, J. Sierra-Pallares, Experimental characterization of an asymmetric valveless pump based on soft robotics technology, Phys. Fluids 35 (2023).
  • J. Anatol, M. García-Díaz, C. Barrios-Collado, J. Moneo-Fernández, M. Horvath, M. Parra-Santos, F. Castro-Ruiz, E. Roche, J. Sierra-Pallares, Experimental study of an asymmetric valveless pump to elucidate insights into strategies for pediatric extravascular flow augmentation, Sci. Rep. 12 (2022).
  • Jorge Dueñas-Pamplona, Javier García García, Francisco Castro, Jorge Muñoz-Paniagua, Javier Goicolea, José Sierra-Pallares. Morphing the left atrium geometry: a deeper insight into blood stasis within the left atrial appendage. Applied Mathematical Modelling, 108, 27-45 (2022).
  • Jorge Dueñas-Pamplona, Javier García García, José Sierra-Pallares, Conrado Ferrera, Rafael Agujetas, José Ramón López-Mínguez. A comprehensive comparison of various patient-specific CFD models of the left atrium for atrial fibrillation patients. Computers in Biology and Medicine, 133, 104423 (2021).