医薬品有効成分の特性評価のための同時熱分析

目次

製薬業界は、医薬品有効成分の安定性と熱挙動を正確に評価するという絶え間ない課題に直面しています。特に、固体または結晶形のAPI(医薬活性物質)については、熱分析が重要であることが証明されています。 熱分析 e は不可欠なツールとしての地位を確立しています。 熱重量測定(TG) および動的 示差走査熱量測定(DSC) を一つの分析ステップで行うことができる。この手法の組み合わせにより、同一サンプルの質量変化と発熱効果を同時に記録することが可能になり、個別測定の不確実性を排除した結果の直接的な相関が可能になります。特に、高品質の医薬品有効成分の研究開発でよく見られるように、サンプルの量が限られている場合には STA は、複雑な医薬品システムのほぼ完全な特性評価を可能にします。両分析は、同じ雰囲気、温度制御、加熱速度など、まったく同じ条件下で実施されるため、STAは品質管理と開発のために、再現性が高く信頼性の高いデータを提供します。  

重要な移行点の特定

熱分析 同時熱分析 (STA) は、医薬品の開発や品質管理において非常に重要な、重要な熱転移点を特定するための重要な手法です。

これらの移行点は、医薬活性物質(API)の処理条件と保存安定性を大きく左右する。

主な移行ポイント

  • 融点: 有効成分の加工と保存に不可欠。
  • ガラス転移温度(Tg): 非晶質または半結晶物質が軟化する温度範囲を表す。安定した固体の外観が失われ、保存の安全性が損なわれる限界を示す。
  • 分解温度:安定したプロセス温度と保管温度を確立するために、分解開始温度を正確に決定する。
  • 相転移: 特定の融解温度または変態温度に基づいて多形結晶形態を特徴付けること。

STAのDSC成分は、これらの遷移を特徴的な吸熱または発熱ピークとして認識し、TG曲線は対応する質量損失を記録する。ガラス転移温度 ガラス転移温度 吸湿などによるガラス転移温度の低下は、望ましくない相変態や再結晶を引き起こす可能性があります。 再結晶 再結晶。これにより結晶構造が変化し、効能の喪失、バイオアベイラビリティの変化、最も単純なケースでは製剤の分類変更とラベル貼付の必要性といった結果を招く可能性がある。

水分感受性の評価

多くの医薬品有効成分は顕著な吸湿挙動を示し、相対湿度のわずかな変化でさえ吸水性、ひいては安定性に大きく影響する。そのため STA は、蒸発または結晶化水による水分損失を定量的に測定することができます(1)。

水分感受性の分析には、安定性評価に不可欠ないくつかの重要なパラメータが含まれる。水分の吸着と脱着は、TG信号において離散的な質量変化として可視化され、一方、付随する熱または温度の変化により、水分の結合形態に関する結論を導き出すことができる。

重要な評価パラメータ:

  • 吸水容量:試料質量に対する吸水量の割合
  • 平衡含水率:定義された条件下での水分の平衡状態
  • 吸脱着等温線:水分量と相対湿度の関係
  • 結晶水含量:構造的に結合した水の割合
  • 吸湿の動力学:吸湿/放出速度 非晶質の原薬結晶に水分が吸収されるとガラス転移温度が低下し、その結果、保管中や輸送中に再結晶化する傾向が強まる領域が生じる可能性がある(2)。

熱分解と貯蔵安定性

熱分解は医薬品有効成分の保存安定性に決定的な影響を及ぼし、化学的完全性、ひいては有効性に直接影響を及ぼす可能性があるからである。そのため 同時熱分析(STA) は、質量変化と吸熱・発熱効果を同時に検出することにより、このようなプロセスを早期に特定することを可能にします。

古典的な熱分解に加えて、酸化反応も中心的な役割を果たすことがある。これらは酸素が分子構造に取り込まれるため、しばしば質量の増加につながる。部分的な酸化でさえ化学構造を変化させ、薬理効果を損なうことがある。

もう一つの重要な要因は変性である。熱や酸化の影響により、特にバイオテクノロジー的に生産された活性成分やタンパク質ベースの活性成分は、本来の構造を失ってしまう。これは活性の損失、凝集体の形成、放出の変化を引き起こし、製剤の安定性に大きな影響を与える。

分解や変性の開始温度を正確に決定することは、保管、輸送、加工の上限を定めるため、研究や品質管理にとって不可欠である。短時間の超過であっても、不可逆的な構造変化を引き起こす可能性があります。STAの助けを借りて STA と対応する速度論的モデリングを用いることで、定義された保存条件下での原薬の保存可能期間を確実に予測することができます。

保存安定性への影響:

  • 劣化と効力の喪失:化学的分解や変性による有効成分濃度の低下
  • 酸化: 酸素の取り込みによる質量増加と構造変化
  • 分解生成物の形成化学的または毒性学的に関連する副生成物の形成
  • 水分との相互作用:湿度が高くなると熱安定性が低下し、加水分解が起こる可能性がある。
  • 長期予後:熱流体モデリングを用いた定義条件下での保存可能期間の予測

結論

熱分析 同時熱分析 は、製薬業界のラボ、研究者、エンジニアに、高感度で再現性が高く、時間効率の高いツールを提供します。これにより、原薬結晶の水分感受性、熱遷移、分解プロセスを詳細かつ確実に評価することができます。特にGMP条件下や品質保証の観点から、STAは最高の科学的水準で原薬の開発と保存を可能にします。この方法は、重要な転移点の正確な同定、湿度感受性の信頼性の高い評価、熱的・化学的構造的分解挙動の完全な特性評価を提供する。これにより、有効成分分析の安全性と、開発、品質管理、安定性試験の効率が大幅に向上します。

情報源リスト

(1) DocCheck Flexikon: 医薬品結晶の安定性。

https://flexikon.doccheck.com/de/Stabilit%C3%A4tspr%C3%BCfung_(薬局)

(2) Deutsche Apotheker Zeitung: 分解反応をマスターする。

https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2015/daz-52-2015/zersetzungs-reaktionen-beherrschen

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