【コラム】NIR分光法:QCおよび製品スクリーニングのための21 CFR Part 11準拠ツール

薬理学:簡単な歴史

私たちの薬への探究は、人類そのものとほぼ同じくらい古いものです。植物、鉱物、動物由来の薬効成分は、最古の高度文明の時代から治療目的で使用されてきました。中国の生薬治療は数千年前にまで遡る一方、先住民族は数千年にわたり環境由来の資源に治療を頼ってきました。医薬品についての体系的な記述は、古代ギリシャやローマ帝国から私たちに受け継がれており、現代薬理学の基礎を築いています。この科学が古代から受け継がれたモデルからの脱却を始めたのは、16世紀になってからのことでした。

世界保健機関(WHO)によれば、一般的に使用される有効成分や賦形剤についての規格・試験方法は、38か国以上の国家薬局方に収載された各条において詳細に規定されています。薬局方とは、原薬や治療目的で使用される他の製品の同一性、含有量、品質、純度、包装、保管、表示に関する法定要件を含む、公式の便覧です。これらは、医薬製品の製造、試験、あるいは市場投入を目指すすべての人にとって不可欠なものです。

近赤外分光法―医薬品の品質評価のための21 CFR Part 11準拠ツール

近赤外分光法(NIRS)は、30年以上にわたり、石油化学産業における迅速かつ信頼性の高い品質管理の確立された方法です。しかしながら、多くの企業は依然として、自社のQA/QC実験室におけるNIRSの導入を一貫して検討していません。その理由は、応用可能性に関する経験の不足、または新しい方法の導入に対する一般的な躊躇のいずれかである可能性があります。

しかしながら、サンプル前処理なしでわずか30秒で複数のパラメータを測定できる能力など、NIRSの利点は数多くあります!物理的および化学的なサンプル特性の両方の影響を受ける、NIRSが使用する非侵襲的な光と物質の相互作用は、両方のタイプの特性を決定するための優れた方法となっています。

本記事の残りの部分では、医薬品製造プロセスにおいてNIRS技術をどこで使用できるか、そしてどのようなパラメータを分析できるかについて示します。さらに、ASTM E1655(定量的方法開発)およびASTM E1790(定性的方法開発)のNIRS導入ガイドラインに従って開発された、実証済みのアプリケーションをご紹介します。

NIRSを二次的技術として使用することについて、そして医薬品向けQCツールとしてのNIRSについての詳細は、過去のブログ記事をご覧ください。

NIRSの利点:第1部

NIRSの利点:第2部

NIRSの利点:第3部

NIRSの利点:第4部

水分分析―カールフィッシャー滴定、NIRS、それとも両方?

国際薬局方へのNIRSの準拠

二次的試験法として、NIRSは欧州薬局方(Ph. Eur. 2.2.40)、米国薬局方(USP<856/1856>)、日本薬局方(第6章、2007年以降)を含む、すべての主要薬局方において推奨されています。

すべてのメトローム製NIRS装置は、USP <856/1856>に完全に準拠しており、他のすべての主要薬局方にも準拠しています。さらに、すべてのメトローム製NIRS装置は、波長精度、再現性、および光度ノイズについての基準を満たしています。数多くの参照標準物質とユーザーフレンドリーなソフトウェアにより、薬局方に規定された装置要件を容易に確認することができます。Vision Airソフトウェアの医薬品用バージョンは完全にバリデーション済みであり、21 CFR Part 11に準拠しています。
 

実験室用・プロセス分析用メトローム製NIRS装置について詳しくは、以下をご覧ください。

実験室用・プロセス用NIRS装置

医薬品製造プロセスにおいて、NIRSはどこで使用でき、どのようなパラメータを分析できるか

NIRSは、入荷原材料の確認から製造ライン、さらには完成品の品質管理に至るまで、製造チェーン全体にわたって使用できる、不可欠な分析技術です。典型的な医薬錠剤製造プロセスを図1に示し、NIRSを導入できる箇所にマーカーを付しています。

医薬品製造プロセスのさまざまな段階における典型的なNIRSアプリケーションを、図2に概説します。

医薬品産業向けの関連メトロームアプリケーションノートは、下記のリンクよりご覧いただけます。

医薬品産業向けNIRSアプリケーション

医薬品製造におけるNIRSの応用とパラメータ

NIR分光法は、ほぼあらゆるサンプルマトリックスにおいて、無数のパラメータを同時に決定するための迅速なソリューションです。さらに、この技術はサンプル前処理を必要とせず、非破壊的です。表1には、一般的に測定されるパラメータと、詳細情報を得るためにダウンロード可能な関連資料とともに、投与形態の異なる医薬品の一覧が示されています。

以下は、世界中の数多くの製薬会社で成功裏に導入されたNIRSアプリケーションのいくつかの例です。

入荷原材料検査

図3に示す原材料の識別・適格性評価は、医薬品産業において最も成熟したアプリケーションの一つです。優良製造規範(GMP)要件は、倉庫に届くすべてのパッケージ単位のチェックを求めています。したがって、短時間で多くのサンプルを測定するには、NIR分光法のような迅速な分析技術が必要です。NIRSは、USPによって一般的に認められている代替方法です。

NIRSは、原材料検査にとって理想的な分析方法です:

• API、賦形剤、包装材の識別試験
• 材料の定量的管理(例:水分)
• 原材料の100%試験というGMP要件
• 材料の品質管理(例:供給業者、粒径、色素)

ブレンディング

APIと賦形剤のブレンディングは、NIRSによりサンプルを破壊することなく容易にモニタリングすることができます(図4)。この応用は、連続するスペクトル間の標準偏差に焦点を当てます。ブレンディングが進行するにつれて、連続するスペクトル間の差異はますます小さくなり、一定値に近づいていきます。このパラメータは、混合物がいつ均一になるかを示します。この情報は、オペレーターがブレンディング時間を最適化し、結果として施設のブレンディング能力を高める上で重要です。

NIRSは、ブレンディングプロセスにとって理想的な分析方法です:

• 混合均一性の決定
• 均一に混合された材料のライブラリとのサンプルスペクトルの統計的比較
• 次の製造段階の作業改善に向けた最適化されたブレンディング

メトローム製NIRS DS2500 Analyzerについて詳しくは、こちらをご覧ください。

パンフレット:DS2500 Analyzer – 近赤外分光法(NIRS)によるQC実験室の効率向上

凍結乾燥製品

凍結乾燥製品中の水分決定は、NIRSにとって理想的な応用です(図5)。凍結乾燥品の典型的な水分含有量は、0.5%~3.0%程度です。多くの医薬凍結乾燥製品では、この値は2.0%未満である必要があります。水は強いNIR吸収体であるため、検出限界は低く、医薬品産業の要求も容易に満たすことができます。

乾燥減量法(LOD)やカールフィッシャー滴定のような一次的方法は、特にNIRS(数秒でデータが得られる)と比較して、通常時間がかかります。これらのサンプルは、低い水分含有量とともに比較的高い価値を持ちます。NIRS分析はサンプルに光を照射するだけであるため、同じサンプルを損傷させることなく公定分析に使用することができます。この応用は、高いサンプル頻度により迅速な投資利益率(ROI)をもたらします。

NIRSは、凍結乾燥製品中の水分測定にとって理想的な分析方法です:

• サンプルは容易に変化させることができ、さまざまな水分量を持つ校正セットを準備できる
• 完全な分析は1分未満で完了し、非破壊的である

錠剤分析

NIR分光計を用いて未開封の錠剤を分析する際は、拡散透過モードで測定することが重要です。これにより、サンプルのより広い部分が照射され、錠剤の内部組成を調査することができます(図6)。同じ錠剤を反射モードで測定すると、浸透深度が浅いため、錠剤の外側コーティングからの情報が収集されます。含有量均一性パラメータは1分以内に測定され、錠剤トレイにより最大30錠の無人測定が可能です。

NIRS測定モードの違いについて詳しくは、過去のブログ記事をご覧ください。

NIR分光法の利点:第1部

まとめ

近赤外分光法は、長きにわたり、医薬品産業において最も重要かつ汎用性の高い分析技術の一つであり続けています。NIRSを使用することの最大の利点は、サンプル前処理や試薬を一切必要とせず、わずか数秒で信頼性の高い分析結果を得られる可能性です。

メトロームのVision Airソフトウェアの医薬品用バージョンは、21 CFR Part 11に準拠しており、Unscramblerのようなサードパーティ製の方法開発ソフトウェアとも互換性があります。

お役立ち情報

メトロームによる無料オンデマンド分光法ウェビナー