【コラム】滴定法のバリデーション
2021/05/31
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最高品質の製品を製造することは、特に医薬品産業や食品産業において必須です。これには、人為的ミスを可能な限り排除する、正確で再現性が高く、簡便な分析法が求められます。自動滴定は、実験室にさらなる時間とコストの節約をもたらす、そのような解決策の一つです。
滴定法を自動化した後、選定した方法が信頼性の高い結果をもたらすことをどのように確認すればよいのでしょうか?そして、それが対象分析種の分析に適していることをどうすれば知ることができるのでしょうか?これには、滴定剤の標定、ならびに正確性・精度、直線性、および特異性の決定を含む、滴定法のバリデーションが必要です。
USP一般試験法<1225>「公定書手順のバリデーション」およびICHガイダンスQ2(R1)「分析法のバリデーション:本文および方法論」は、バリデーション要素を定義しています―最も重要なもののいくつかを以下の記事で説明します。
これらには以下が含まれます(クリックにより各セクションへ直接移動できます):
標定
希釈や秤量における誤差、そしてすべての滴定剤に共通する経時的な劣化は、滴定剤の濃度変化を引き起こします。可能な限り信頼性の高い結果を得るためには、最も正確な滴定剤濃度が前提条件となります。したがって、滴定剤の標定は、滴定法バリデーションに不可欠な部分です。さまざまな滴定剤の標定手順は、USP–NFの「容量分析用溶液」のセクション、および電位差滴定における力価決定に関する以下の無料アプリケーションブレティンAB-206に記載されています。
バリデーションで使用される滴定剤は、まず一次標準物質または事前に標定された滴定剤に対して標定される必要があります。標定工程とサンプルの滴定は、同じ温度で実施することが重要です。
一次標準物質は、以下の特性によって特徴づけられます:
- 高い純度と安定性
- 低い吸湿性(重量変化を最小限に抑えるため)
- 高い分子量(秤量誤差を最小限に抑えるため)
標準物質(一次標準物質)を使用することで、正確性を評価することができます。
滴定剤の標定について詳しくは、他の関連ブログ記事もご覧ください:
正確性および精度
正確性とは、結果が真値にどれだけ近いかとして定義されます。したがって、バリデーション対象の方法の偏りについての情報を提供します。正確性は、濃度範囲全体にわたって決定されるべきです。
精度は通常、標準偏差(SD)または相対標準偏差(RSD)として表されます。これは、均質なサンプルの分析において、個々の結果がどれだけ一致しているかを表します。ここで重要なのは、分析自体だけでなく、すべてのサンプル前処理段階も、各分析について独立して実施することです。
精度は、以下の3つのレベルで評価されます:
- 併行精度:単一の分析者が、同一のサンプルについて、すべての測定に同一の装置を使用し、短期間のうちに達成する精度。
- 中間精度:同じ実験室内で、可能であれば異なる日に、異なる分析者、異なる装置を用いて同一のサンプルを分析すること。
- 再現精度:異なる実験室で同一のサンプルを分析することにより得られる精度。
正確性と精度の両方の決定が必要です。両方の要因を組み合わせることによってのみ、正しい結果が保証されるためです(図1)。
滴定においては、正確性と併行精度が通常一緒に決定されます。3つの異なる濃度レベルにおいて、それぞれ少なくとも2~3回の測定(合計6~9回の測定)が推奨されます。定量試験の場合、意図されたサンプル重量の80%~120%の濃度範囲を使用することが推奨されます。
直線性
直線性は、特定の方法が対象とする濃度範囲全体にわたって正しい結果を与えるかどうかを表します。滴定は絶対的な方法であるため、直線性は通常、サンプルサイズ、すなわち分析種濃度を変化させることにより直接決定することができます。
対象範囲における滴定法の直線性を決定するには、少なくとも5つの異なるサンプルサイズで滴定を行い、消費された滴定量に対するサンプル体積の線形回帰をプロットします(図2)。決定係数(R2)は直線性を評価するために使用されます。意図されたサンプル重量の80%~120%の濃度範囲を使用することが推奨されます。
特異性
不純物、賦形剤、または分解生成物は、サンプル中に存在しうる多くの成分の一部です。特異性とは、これら他の成分による干渉を受けることなく分析種を評価できる能力のことです。したがって、分析手順がこのような化合物の影響を受けないことを実証する必要があります。これは、検出された等量点(EP)が添加された不純物や賦形剤によってシフトしない場合、あるいはシフトする場合でも、電位差検出用センサーを使用した際にこれらの添加成分に対応する2つ目のEPが観測できる場合に該当します。
特異性は、適切な溶媒を使用すること(例:酸塩基滴定において水系滴定の代わりに非水系滴定を用いる)や、適切なpH値で滴定を行うこと(例:pH 12でのカルシウムの錯滴定。この条件下ではマグネシウムは水酸化マグネシウムとして沈殿する)によって達成できます。 これは実際にどのように実施できるのでしょうか?ここでは、塩酸による炭酸水素カリウムの滴定的決定を例として取り上げます。
より詳しくは、無料のホワイトペーパーをご覧ください:
この場合、pkb値8.3および3.89を持つ炭酸カリウムが不純物として想定されます。これにより、酸塩基滴定の過程で両化学種を分離することが可能になります。図3は、炭酸カリウムを添加した場合と添加しない場合の炭酸水素カリウムの滴定曲線を重ね合わせて比較したものを示しています。
下側の滴定曲線は、炭酸水素カリウムと炭酸カリウムの両方を含む溶液に対応しています。ここでは2つのEPが見られます:1つ目のEPは添加された炭酸カリウムに割り当てることができ、2つ目は炭酸水素カリウムと炭酸カリウムの合計に対応します。図の上部の曲線は、不純物を含まない炭酸水素カリウム溶液について、1つのEPのみを明確に示しています。
終点の適切な認識について詳しくは、以前のブログ記事をご覧ください。
まとめ
上記の推奨事項に従っていただければ、滴定法バリデーションの準備は整います―さあ、始める時です!
手動滴定の代わりに電位差自動滴定を使用することで、結果の正確性と信頼性が高まります。さらに、自動滴定装置の使用により、データインテグリティなどの重要な規制順守要件が満たされることが保証されます。詳しくは、無料のアプリケーションノートをご覧ください。
アプリケーションノート:炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムの定量―両化学種の信頼性が高く選択的な決定
最初から、メトローム製品は、適切なIQ/OQにより、お客様が生成するデータの品質に対する安心と自信を提供します。 Metrohm分析装置の適格性評価について詳しく知りたい方は、この重要なトピックに焦点を当てた2つのブログ記事をご覧ください。
さらなる安心も提供されており、例えば、Metrohm Buret Calibrationにより、お使いの投与装置の正確性と精度が必要な公差内にあることが保証されます。したがって、定期的な再適格性評価と試験による、装置の性能と機能のトレーサブルな監視は当然のこととなります。
