Presentamos un modelo matemático multiescala y un nuevo solucionador numérico para estudiar el flujo de plasma sanguíneo y la concentración de oxígeno en un modelo prototipo de un Páncreas Bioartificial Implantable (iBAP) que opera bajo un diferencial de presión arteriovenosa sin necesidad de terapia inmunosupresora. El diseño del iBAP consiste en un andamiaje celular poroelástico que contiene las células trasplantadas sanas, encapsuladas entre dos membranas semipermeables de tamaño nano-poroso para evitar que las propias células inmunitarias del paciente ataquen el trasplante. El dispositivo está conectado al sistema vascular del paciente a través de un injerto de anastomosis que lleva oxígeno y nutrientes a las células trasplantadas, de las cuales el oxígeno es el factor limitante para la viabilidad a largo plazo. Matemáticamente, proponemos un modelo de interacción fluido-estructura poroelástica (no lineal) para describir el flujo de plasma sanguíneo a través del andamiaje que contiene las células, y un conjunto de ecuaciones de advección-reacción-difusión (no lineales) definidas en dominios en movimiento para estudiar el suministro de oxígeno a las células. Estos modelos a macroescala se resuelven utilizando solucionadores basados en el método de elementos finitos. Una de las novedades de este trabajo es el diseño de un nuevo solucionador de interacción fluido-estructura poroelástica de segundo orden preciso, para el cual demostramos que es incondicionalmente estable. A la escala micro/nano, se utilizan simulaciones de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) para capturar la micro/nano-estructura (arquitectura) de los andamiajes celulares y obtener parámetros a macroescala, como la conductividad/permeabilidad hidráulica, a partir de la arquitectura específica del andamiaje a microescala. Para evitar simulaciones costosas a microescala basadas en simulaciones SPH para cada nueva arquitectura de andamiaje, utilizamos Redes Neuronales Convolucionales Encoder-Decoder. Basándonos en nuestras simulaciones numéricas, proponemos mejoras en el diseño del prototipo actual. Por ejemplo, mostramos que los andamiajes altamente elásticos tienen una mayor capacidad de transferencia de oxígeno, lo cual es un hallazgo importante considerando que la elasticidad del andamiaje puede ser controlada durante su fabricación, y que los andamiajes elásticos mejoran la viabilidad celular. Los enfoques matemáticos y computacionales desarrollados en este trabajo proporcionan una herramienta de referencia para el análisis computacional no solo del iBAP, sino también, de manera más general, de las estrategias de encapsulación celular utilizadas en el diseño de dispositivos para terapia celular y órganos bioartificiales.