【コラム】Ph. Eur. 2.2.48 ラマン分光法:Metrohm製ラマン装置は2022年改訂にどのように準拠しているか
2021/11/29
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欧州薬局方(Ph. Eur.)は、医薬品の品質管理における単一の参照文書です。Ph. Eur.は規格を含み、分析方法を提案し、医薬品の製造中、使用される原材料、そしてそうした試験の実施に必要な装置における品質管理(QC)を規定する多くの特性を一覧しています。これらの公式規格は、ヨーロッパのみならず世界中の複数の国々において、法的拘束力を持ちます。
ラマン分光計、特にハンドヘルド型・ポータブル型の装置は、医薬品や原材料のQC(RMID)にますます使用されるようになっています。装置のインターフェースはユーザーフレンドリーであり、高度な専門知識をほとんど必要とせず、ほとんどのサンプルタイプに対して柔軟なサンプリングオプションを、迅速かつ非破壊的な測定とともに提供します。
Ph. Eur. 2.2.48「ラマン分光法」の項の抜粋には、以下のように記載されています:
ラマン分光法は、定性・定量応用に一般的に使用されており、固体、液体、気体のサンプルに適用することができます。ラマン分光法は迅速かつ非侵襲的な分析方法であり、オフライン、アトライン、オンライン、あるいはインラインで実施することができます […]。ラマン分光計は、長距離光ファイバーを用いてラマン信号を収集することで、測定点から離れた場所に設置することも可能です。
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技術的な発展、そして医薬品産業でのその採用の拡大により、Ph. Eur. 2.2.48の改訂が促され、これによりラマン測定結果の信頼性が確保されました。改訂版の2.2.48項はPh. Eur. Supplement 10.7(2021年10月)に発表され、最終的に2022年4月に発効します。 Ph. Eur. 2.2.48項の大部分は変更されていませんが、最新の改訂では以下が特徴となっています:
- 適切な参照物質を用いた定性ラマン分析のためのスペクトル分解能に関する新要件
- ラマン応答強度スケールに関する更新された要件
- スペクトル比較のための詳細な手順
本記事の残りの部分では、当社のラマン分光法製品ラインアップ全体にわたり、これらの新要件について取り上げます。
スペクトル分解能
スペクトル分解能とは、分光システムが隣接するバンドを分離する能力であり、これにより複雑なサンプル(例:ブランド分析、結晶性、多形性)の特性評価が可能になります。
本試験(定性試験)においては、各条にそれ以外の定めがない限り、スペクトル分解能は15 cm⁻¹以下(1000~1100 cm⁻¹の波数範囲で測定)である必要があります。
スペクトル分解能は、適切な参照物質を用いて検証されます。試験に使用される装置パラメータ(分散型装置ではレーザー、スリット幅、グレーティング、FT装置では円形開口部など)は、サンプル測定に適用されるものと同一である必要があります。例えば、装置適格性評価用炭酸カルシウムCRSのラマンスペクトルを記録し、1085 cm⁻¹に位置するバンドの半値全幅(W1085)を決定します。炭酸カルシウムを用いたスペクトル分解能(R)は、以下の関係式によって与えられます。
ハンドヘルドラマン装置:MIRA PおよびNanoRam
医薬品産業向けのすべてのMIRA PおよびNanoRam装置(NanoRam・NanoRam-1064両方を含む)は、厳格な分解能要件を満たすよう設計・試験されています。QC工程では、各装置の分解能は、ASTM E2529に準拠した炭酸カルシウムの二次USP(米国薬局方)参照標準物質に対し、15 cm⁻¹未満であることが試験されます。これは、今回新しく発表されたPh. Eur.項でも推奨されているのと同じ手順です。
各装置について測定されたスペクトル分解能値は、その識別シリアル番号とともに、装置の最終試験報告書に記載されています。証明書または最終試験報告書は装置に同梱され、お客様に送付されます(MIRA Pについては2022年4月から)。この分解能は装置の光学設計によって固定されており、経時的に安定しています。
ポータブルラマン装置:i-Ramanシリーズ、QTRam、STRam、およびPTRam
B&W Tek製のすべてのMetrohm製ポータブルラマン装置における装置分解能は、工場出荷時に炭酸カルシウムで試験され、最終装置試験報告書に記載されています。スペクトル分解能は装置設計に依存し、各具体的な装置構成ごとに規定されています。装置モデルによっては、スペクトル分解能は3.5~11 cm⁻¹の範囲です。さらに、装置制御ソフトウェアであるVisionおよびBWAnalystには、ポリスチレンの1001.4 cm⁻¹ピークを用いてスペクトル分解能を検証する性能試験機能が搭載されています。
レスポンス強度スケール
レスポンス強度スケールの検証は、主に定量法に対して実施されます。
適切な合格基準は、応用によって異なります。ほとんどの場合、以前の装置適格性評価と比較して、バンド強度における最大±10%の変動が達成可能です。レスポンス校正には、白色光標準物質や発光ガラス(例:NIST SRM 2241)の使用が伴う場合があります。
ハンドヘルドラマン装置:MIRA P、MIRA M-3、およびNanoRamシリーズ
MIRA P、MIRA M-3、およびNanoRamシステムは、定量目的ではなく定性分析用に設計されています。したがって、この基準はハンドヘルドラマン製品にとって厳密な要件ではありません。
しかしながら、MIRA PおよびNanoRamシリーズ装置の相対強度応答は、装置間でより優れた均一性を達成するため、NIST標準SRM校正材料(SRM 2241、SRM 2242)、またはNIST SRM 2241にトレーサブルな校正標準物質を用いて校正されています。
NanoRamシリーズ装置は、Ph. Eur. 2.2.48およびUSP<858>に準拠した装置性能バリデーションにおいて、相対強度応答についての合格基準を有しています。性能バリデーションに合格するには、工場供給のポリスチレンキャップを使用して、相対強度誤差が10%未満である必要があります。
ポータブルラマン装置:i-Ramanシリーズ、QTRam、STRam、およびPTRam
これらのポータブルラマン装置の相対強度応答は、装置間でより優れた均一性を達成するため、適切なNIST標準SRM校正材料を用いて校正されています。さらに、Vision装置制御ソフトウェアには、以前の装置適格性評価と比較して最大±10%の変動を基準に、ポリスチレンの1001.4 cm⁻¹ピークに対するいくつかのラマンピークの強度を検証する性能試験機能が搭載されています。
比較手順
定性的方法については、識別のための追加情報が定義されています。
複数の比較手順が使用可能であり、分析者は使用した方法と、識別のための結論を導く具体的な合格基準を文書化し正当化する必要があります。スペクトルの比較は、(全スペクトル範囲、または各条に指定された対象領域において)スペクトルを重ね合わせるか、ソフトウェアによる数学的計算を用いるかのいずれかによって行うことができます。例えば、以下を実施することが可能です:
- 特に指定がない限り、バンド位置と相対強度に基づく視覚的比較
- 被検物質のスペクトルと参照標準物質のスペクトルとの類似性の統計的決定
- ケモメトリクス的手法による評価
経験豊富なラマン分光の専門家であれば、確かにスペクトルを視覚的に比較し、ピーク位置、蛍光、飽和、信号対雑音比に基づいてサンプルの妥当性を評価することができますが、実世界におけるラマンの広範な導入は、複雑な分析がユーザーではなく装置によって行われる必要があることを意味します。統計的比較法は、主に、サンプルスペクトルとライブラリスペクトルとの相関を通じた未知物質の識別に使用されます。ソフトウェアはライブラリ検索を実施し、ユーザーが定義した閾値によって規定される相関の水準を示すヒット品質指数(HQI)値を返します。
ケモメトリクス的手法は、主成分分析(PCA)のようなソフトウェアによって実施される次元削減法に依存しており、新しいサンプルデータは代表的なサンプルから作成された多変量モデル内で比較されます。これにより、信頼区間によって決定されるモデル限界にスペクトルがどれだけ適合するかに応じて、既知物質の高精度な検証が可能になります。医薬品や原材料の分析においては、ケモメトリクス的手法は物質の品質と一貫性を判別するために使用されます。MIRA P(および専用ソフトウェアであるMIRA Cal P)およびNanoRam装置は、エンドユーザーのニーズに応じて、サンプルの識別・検証に統計的手法とケモメトリクス的手法の両方を使用します。
詳しくは、下記の無料の技術ノート・アプリケーションノート、そしてホワイトペーパーをご覧ください。
ハンドヘルド分光法による材料識別における相関アルゴリズム対多変量アルゴリズムの長所と短所
Ph. Eur. 2.2.48の波数精度要件
ラマンシフトの波数スケールは、対象とする波数範囲において特徴的な極大を持つ適切な標準物質(例:ポリスチレン、パラセタモール、シクロヘキサンなどの有機物質)を用いて検証してください。
測定に使用する装置の作動範囲をカバーする、少なくとも3つの波数を選択すべきです。
本項は、ラマン波数精度に関して同じ要件を維持しており、USP<858>およびJP 2.26と整合しています。Metrohmのすべてのハンドヘルドラマン装置は、これらの要件を満たしています。ユーザーには、ポリスチレンまたは他のASTMラマンシフト校正材料を用いて、定期的に性能バリデーション試験を実施することが推奨されます。
装置校正、システム検証、および性能バリデーションについて詳しくは、下記の無料ホワイトペーパーをご覧ください。
Metrohm Instant Raman Analyzer(MIRA)における装置校正、システム検証、および性能バリデーション
ラマン波数精度に関する性能試験は、i-Ramanシリーズおよび他のポータブルラマン製品(STRam、QTRam、PTRam)向けのVisionおよびBWAnalystソフトウェアに搭載されており、その合格基準は薬局方の要件に準拠しています。
Ph. Eur. 2.2.48への準拠におけるMetrohm独自のアプローチ
物質のより優れた表現
ラマン分光法を使用する際は、測定が代表的であることを確保するよう注意する必要があります。これは、例えばサンプルを回転させること、サンプルの異なる調製物について複数回測定を行うこと、軌道ラスタースキャン(ORS)を使用すること、倍率を下げて照射面積を増やすこと、レーザービームを減倍すること、あるいは異なる深さをスキャンするため測定間で焦点距離を変えることなどによって達成することができます。
ORS™は、特に不均一なサンプルにおいて、サンプルのより広い範囲からより代表的なデータを収集するため、励起レーザーをサンプル上で一定のパターンで走査させる、Metrohm Ramanの独自技術です。すべてのMIRAおよびMISA装置には、ORSが搭載されています。
ORSについて詳しくは、下記の関連アプリケーションノートをご覧ください。
当社の準拠についての詳細は、B&W Tekウェブサイトの米国薬局方ラマン章更新ページをご確認ください。より一般的な情報については、MIRAハンドヘルドラマンシステム向けの一般準拠声明をご覧ください。
医薬品産業における原材料の識別・検証について、より包括的にご覧になりたい方は、関連するブログ記事をご覧ください。
