[en] The use of animal testing in scientific research, particularly in the cosmetic industry to evaluate the safety and efficacy of ingredients and products has long faced criticism. There is an urgent need for the development of ethical alternatives to animal testing which are both more humane and can be more reliable and cost-effective. These alternatives are gaining traction as technology advances and societal values shift towards greater respect for animal welfare. Some current ethical alternatives to animal testing within the cosmetic industry are the use of in vitro testing, where cosmetic products are tested on cell cultures in a laboratory setting, or computer modeling, which allows us to predict the health effects of substances without using live animals. Another innovative method is using synthetic human skin that can replicate many of the properties of real skin. All these alternatives are part of a growing trend in the cosmetic industry. To this effect, a tri-layered chitosan membrane that was ionically crosslinked with sodium tripolyphosphate was created in order to simulate the number of layers in human skin, as well as other characteristics. This thesis describes the creation of a tri-layered membrane in which pores were induced using a novel method. Several experiments were performed to assess the membrane's firmness, elasticity, moisture retention, barrier function, swell, pore reduction, and water permeation capabilities. Most of these properties are routinely tested to determine the effectiveness of anti-aging products. The first part of this thesis focuses on: a) a methodology for creating tri-layered membranes and their pores; b) the application of this procedure to membranes created using five different kinds of chitosan; c) the characterization of the different types of membranes; and d) the comparison of the obtained results with certain characteristics of human skin. The second part introduces the anti-aging properties of different active ingredients and products that were tested using the tri-layered chitosan membrane. The membrane was designed with a focus on studying the different active ingredients and products in different layers to represent the skin's natural composition. Three of the main components of the extracellular matrix: elastin, collagen, and hyaluronan, were studied, as well as ceramides, which are some of the main components of skin barrier. The third part of this thesis examines the anti-aging properties of different finished cosmetic products in the tri-layered chitosan membrane. These finished cosmetic products were introduced in the top layer to represent their topical application. A comparison between the incorporation of the different active ingredients, products and finished cosmetic products into either all three layers or in the target layers was performed in the second and third parts of this thesis, to obtain a better understanding of how their placement affects the membrane's properties. Clinical efficacy studies of specific active ingredients, products and finished cosmetic products were used as references for comparison with the results obtained using the membranes. This thesis demonstrates the potential of using tri-layered chitosan membranes as a viable alternative to animal testing for evaluating the efficacy of active ingredients, products and finished products. This biomimetic approach could help cosmetic, food, and pharmacological companies develop new active ingredients and products with anti-aging properties without relying on animal testing.

[es] El uso de la experimentación con animales en la investigación científica y, en particular, en la industria cosmética ha sido objeto de críticas durante mucho tiempo por su utilización para evaluar la seguridad y eficacia de ingredientes y productos. Urge desarrollar alternativas éticas a los ensayos con animales que sean más humanas, fiables y rentables. Estas alternativas están ganando terreno a medida que avanza la tecnología y los valores sociales se orientan hacia un mayor respeto del bienestar animal. Algunas de las alternativas éticas actuales a los ensayos con animales en la industria cosmética son el uso de ensayos in vitro, en los que los productos cosméticos se prueban en cultivos celulares en un laboratorio, o la modelización informática, que puede predecir los efectos de las sustancias sobre la salud en lugar de utilizar animales vivos. Otro método innovador es el uso de piel humana sintética que puede reproducir muchas de las propiedades de la piel real. Todas estas alternativas forman parte de una tendencia creciente en la industria cosmética. Con este fin, se ha creado una membrana tricapa de quitosano reticulada iónicamente con tripolifosfato sódico con el fin de simular el número de capas de la piel humana, entre otras características. La tesis destaca la creación de una membrana tricapa en la que se indujeron poros mediante un método novedoso. Se realizaron varios experimentos para evaluar la firmeza, elasticidad, retención de humedad, función de barrera, capacidad de captar agua, reducción de poros y capacidad de permeación de agua de las membranas. La mayoría de estas propiedades se prueban habitualmente para determinar la eficacia de los productos antienvejecimiento. La primera parte de la tesis se centra en: a) la metodología llevada a cabo en las membranas tricapa y la creación de sus poros; b) la aplicación de este procedimiento a membranas creadas con cinco tipos diferentes de quitosano; c) la caracterización de los distintos tipos de membranas y; d) la comparación de los resultados obtenidos con determinadas características de la piel humana. La segunda parte presenta las propiedades antienvejecimiento de diferentes ingredientes activos y productos que se probaron en la membrana tricapa de quitosano. La membrana se diseñó con la inclusión de los distintos ingredientes activos y productos estudiados en diferentes capas para representar la composición natural de la piel. Se estudiaron tres de los principales componentes de la matriz extracelular: elastina, colágeno e hialuronato así como uno de los principales componentes de la barrera cutánea, las ceramidas. La tercera parte de la tesis estudia las propiedades antienvejecimiento de diferentes productos cosméticos acabados en la membrana tricapa de quitosano. Estos productos cosméticos acabados se añadieron en la capa superior para representar su aplicación tópica. En la segunda y tercera parte de la tesis se realizó una comparación entre la incorporación de los distintos ingredientes activos, productos y productos cosméticos acabados en las tres capas o en las capas objetivo, para comprender mejor cómo afecta su colocación a las propiedades de la membrana. Se utilizaron estudios clínicos en los que se evaluó la eficacia de algunos ingredientes activos, productos y productos cosméticos acabados como referencia para compararlos con los resultados obtenidos con las membranas. Esta tesis demuestra el potencial de uso de membranas tricapa de quitosano como alternativa viable a los ensayos con animales para evaluar la eficacia de ingredientes activos, productos y productos acabados. Este enfoque biomimético podría ayudar a las empresas cosméticas, alimentarias y farmacológicas a desarrollar nuevos productos con propiedades antienvejecimiento sin depender de la experimentación animal.