Excelsus Structural Solutions, establerta el 2012 com una escissió de l'Institut Paul Scherrer de Suïssa, és una empresa de científics altament especialitzats en sincrotrons. Proporciona serveis de caracterització estructural basats en sincrotró per a la indústria farmacèutica. Serveis innovadors, personalitzables i rendibles; en totes les etapes del cicle de vida del producte, des de la selecció i el desenvolupament fins als estudis d'estabilitat, la fabricació i la protecció de la propietat intel·lectual.

Les seves capacitats van molt més enllà de les tècniques de laboratori convencionals, sense deixar de ser competitives en costos. A través d'Excelsus, els clients industrials obtenen accés a una resolució angular excepcional i a una detecció ultrasensible, fet que permet la quantificació precisa de barreges polimòrfiques complexes.

Donats els alts estàndards requerits per als seus serveis analítics basats en sincrotró, Excelsus avalua amb cura i caracteritza completament qualsevol instal·lació abans d'implementar projectes industrials. Històricament, la major part de les seves activitats s'han dut a terme al Swiss Light Source (SLS), amb instal·lacions addicionals utilitzades com a suport. En preparar-se per al tancament temporal de SLS previst per al setembre del 2023, es van avaluar instal·lacions alternatives amb un rendiment comparable. El Sincrotró ALBA es va identificar com l'opció més adequada per garantir la continuïtat del servei.

Diversos mesos abans del tancament de SLS, Excelsus va transferir progressivament projectes industrials a ALBA. mentre s'avaluava simultàniament el rendiment de la línia de llum per a aplicacions avançades, inclosa la quantificació precisa mitjançant enfocaments de control de masses. Amb el suport de TamaTA-INNOV, un programa del projecte LEAPS-INNOV de la UE, l'empresa va poder dur a terme una avaluació integral i validar les seves metodologies avançades a ALBA. El suport de l'Oficina Industrial i de l'equip de la línia de llum BL04-MSPD, de difracció de pols per a ciència de materials, va ser fonamental per a l'èxit d'aquest procés.

Després d'aquesta fase de validació, Excelsus va dur a terme aproximadament 450 hores d'accés industrial exclusiu a la línia de llum de difracció de pols d'ALBA, cosa que ha donat lloc a múltiples projectes reeixits. Com a exemple representatiu, val la pena destacar una col·laboració amb Novartis (Arnaud Grandeury i el seu equip, Basilea) centrada en l'avaluació de la puresa d'un compost altament potent, tant al principi actiu (API) com al producte farmacèutic (DP). Es va observar que l'API existia en tres formes polimòrfiques cristal·lines amb pics de difracció intensos i molt propers entre si.

En aquests casos, el nivell de detecció -crític per a l'avaluació de la puresa- està fortament influenciat per la superposició de pics. Més enllà d'una alta relació senyal-soroll, que continua sent essencial, la resolució angular (és a dir, la capacitat de resoldre pics molt propers) va demostrar ser el factor determinant i una limitació clau per a la difracció de pols de raigs X de laboratori convencional (XRPD). Igualment crítica va ser la capacitat de calibrar l'escala angular 2θ amb una precisió d'unes quantes centèsimes de grau.

La Figura 1 presenta els patrons XRPD de sincrotró registrats a la línia de llum de difracció de pols MSPD d'ALBA per a les tres formes de referència cristal·lines (Formes I, II i III), sent la Forma II la fase objectiu. Si bé cada forma presenta almenys un pic de Bragg característic, aquests pics estan tan propers entre si que no es poden resoldre mitjançant difracció de raigs X en pols (XRPD) de laboratori. Tot i que les fases pures encara es poden distingir per característiques secundàries, això resulta inviable en productes farmacèutics amb càrregues de principi actiu inferiors a l'1% en pes.

Usant difracció de raigs X de sincrotró d'alta resolució, aquestes fases es van distingir clarament, com s'il·lustra a la Figura 2. A més, mitjançant una anàlisi acurada de la relació senyal-soroll, es va estimar un límit de detecció millor que el 0,08% en pes.

Aquest estudi proporciona una clara demostració del poder de la difracció de raigs X de sincrotró per investigar el polimorfisme farmacèutic, combinant una alta estadística de recompte, resolució angular 2q i calibratge precís de l'escala 2θ de l'instrument amb una precisió d'unes poques mil·lèsimes de grau.

Figura 1 – Patrons de difracció de raigs X de pols (XRPD) de sincrotró de tres formes polimòrfiques cristal·lines d'un principi actiu farmacèutic (API) de Novartis: Formes I, II i III, i la Forma II és la fase objectiu en el producte farmacèutic. Els pics de Bragg característics de les tres formes estan tan propers entre si que no es poden resoldre mitjançant XRPD de laboratori, però es distingeixen clarament utilitzant XRPD de sincrotró d'alta resolució combinada amb un calibratge angular precís.

Figura 2 – Superposició de patrons de difracció de raigs X de sincrotró (XRPD) de productes farmacèutics de Novartis, formes de referència cristal·lines del principi actiu i excipients. L'alta qualitat de dades permet una identificació directa de la forma cristal·lina del principi actiu. El límit de detecció es va estimar en menys del 0,08% en pes.