はじめに
医薬品の品質と安全性を守るために欠かせないのが「純度試験」である。純度試験とは、原薬や製剤に含まれる不純物の量を測定し、規定の基準内にあるかを確認する試験を指す。
医薬品の安全性や有効性を担保するためには品質保証が必要である。原薬および製剤中の不純物を正確に検出し、定量するという純度試験は医薬品の品質保証において不可欠な品質試験である。
本稿では、純度試験に使われる代表的な分析技術の原理、特徴（メリット・デメリット）、適用領域（適用例）、ラボや品質管理部門での技術選定のポイントについて取り上げたい。
| ＜目次＞ はじめに 純度試験の目的と要件 クロマトグラフィー法 高速液体クロマトグラフィー（HPLC） ガスクロマトグラフィー（GC） 質量分析法（MS） LC–MS／LC–MS/MS GC–MS 分光分析法 紫外可視分光法（UV–Vis） 赤外分光法（IR） 核磁気共鳴（NMR） 電気泳動法 毛細管電気泳動（CE） オルソゴナル分析のすすめ 分析技術選定のポイント あとがき |
純度試験の目的と要件
純度試験は、医薬品に含まれる有害な不純物や副生成物を検出・定量することで、製品の安全性と有効性を保証するために行われる。特に原薬では、製造過程で混入する可能性のある微量成分の管理が重要となる。
- APIや中間体の不純物プロファイル把握
- APIや製剤中に含まれる不純物種の同定・定量
- 製造プロセス中の分解物や残存溶媒の管理
- 最終製剤中の残存有機溶媒や過酸化物などの管理
- 安定性評価における分解生成物の定量
- 薬事規制やガイドラインで定められた許容限度の設定
- ICH Q3A/B/C/D
- 感度、再現性、選択性を担保した信頼性の高いデータ取得
クロマトグラフィー法
クロマトグラフィー法は物質を分離・分析するための技術で、非常に多くの分野で使われている。基本的には、試料を移動相（液体や気体）と固定相（カラムなど）に分け、移動速度や相互作用の違いによって成分を分離する。
医薬品開発では、クロマトグラフィー法を使って原料や製剤中の不純物を分離・定量したり、薬効成分の純度を確認する。例えば、HPLCはAPI分析や安定性試験でよく使われ、GCは揮発性有機溶媒の残存量確認に利用される。
どのクロマトグラフィー法も原理は同じであるが、試料の特性や分析目的に応じて適切な手法を選ぶことが大切である。
高速液体クロマトグラフィー（HPLC）
高速液体クロマトグラフィー（HPLC）は、液体移動相を使い、逆相カラムで分離する。低極性から高極性まで幅広い化合物に対応でき、定量精度が高いのが特徴である。
HPLCは、医薬品分析の王道と言っても過言ではない。成分を分離し、微量な不純物も高精度で検出できる。日本薬局方やICHガイドラインでも推奨されている分析技術である。
- 原理
- 逆相カラム（C18など）で化合物を分離
- UVまたはDAD、あるいはMSで検出
- メリット
- 幅広い化学構造に対応
- 定量精度が高い
- 汎用性が高い
- 高極性～低極性分子まで対応可能
- デメリット
- 検出限界はppm〜ppbオーダー
- 試料前処理が必要
- MSと組み合わせないと構造情報は得にくい
ガスクロマトグラフィー（GC）
ガスクロマトグラフィー（GC）は、揮発性化合物をキャピラリーカラムで分離する方法である。残存溶媒や不純物の検出に強く、FIDやMS検出器と組み合わせることが多い。
- 原理
- 揮発性サンプルをキャピラリーカラムで分離
- FIDやMSで検出
- メリット
- 残存有機溶媒や揮発性不純物の定量に最適
- 感度が高い
- デメリット
- 非揮発性成分は誘導体化が必須
- 熱分解リスク
| 特徴 | HPLC | GC |
|---|---|---|
| 分離対象 | 極性～非極性化合物 高分子～低分子化合物 | 揮発性化合物 誘導体化可能な化合物 |
| 試料形態 | 水溶液・有機溶媒溶液 | 気化可能サンプル |
| 検出器 | UV/DAD, ELSD, MS | FID, TCD, MS |
| 定量感度 | ppm～ppb | ppb～ppt |
| 試料前処理 | 溶媒抽出、ろ過 | 誘導体化、サンプル蒸留 |
質量分析法（MS）
質量分析法（MS）は、物質をイオン化して質量電荷比（m/z）を基準に分離・解析する技術である。医薬品開発では、APIの同定や不純物の確認にMSが利用される。またプロテオミクスや環境分析など幅広い分野で重要な役割を果たしている。
MSを利用すれば、成分の分子量や構造情報を取得できる。また、GC-MSやLC-MSとして、クロマトグラフィーと組み合わせて使われることが多い。
ニトロソアミンなどの発がん性不純物の一斉分析にも活躍した分析技術としても知られる。
MSの基本的な仕組みは以下のとおりである。
- イオン化
- 試料をイオン化することで電荷を持たせる
- 電気スプレーイオン化（ESI）
- 化学イオン化（CI）
- 試料をイオン化することで電荷を持たせる
- 質量分離
- イオンを質量電荷比（m/z）の違いで分離
- 四重極型
- 飛行時間型（TOF）
- イオンを質量電荷比（m/z）の違いで分離
- 検出
- 質量分離したイオンを検出
- スペクトルとして情報を取得
- 化合物の構造や分子量を特定
LC–MS／LC–MS/MS
LC-MS（液体クロマトグラフィー–質量分析）は、液体クロマトグラフィーで化合物を分離した後、質量分析で解析する方法である。医薬品の純度試験や不純物確認に優れている。
- 原理
- HPLC分離後、イオン源でイオン化し、MSで質量スペクトルを取得
- メリット
- pptオーダーの高感度定量
- 未知不純物の構造解析が可能
- デメリット
- 装置コスト・維持管理コストが高い
- 運用技術のハードルが高い
GC–MS
GC-MS（ガスクロマトグラフィー–質量分析）は、 揮発性化合物の分離と質量解析が可能である。残存溶媒や揮発性不純物の分析に適している。
- 原理
- GC分離後に電子イオン化または化学イオン化し、MSで検出（MSでスペクトル解析）
- 特徴
- 残存溶媒や揮発性分解物の同定・定量に優れる
- 適用
- 残存溶媒、揮発性分解生成物、不純物確認
分光分析法
分光分析法は、物質が光を吸収・反射・透過する特性を利用して、その構造や性質を調べる分析技術である。分光分析法を選ぶ際は、試料の特性（固体・液体・気体）、分析目的（定量・同定・構造解析）および感度要件に応じて適切な手法を選ぶことが重要である。
紫外可視分光法（UV–Vis）
- 原理
- 分子が紫外光や可視光を吸収することで、エネルギーレベルが変化する現象を測定
- メリット
- 高速
- 簡便
- 低コスト
- デメリット
- マトリックスの干渉を受けやすい
- 適用
- 芳香族や共役二重結合を有する化合物の定量
- 薬物の溶解性評価など
赤外分光法（IR）
原薬の構造確認や同定試験に使われることが多い。純度試験においては、特定の官能基の有無を確認することで不純物の存在を推定できる。
- 原理
- 分子内の官能基が赤外線を吸収する際に特定の振動を示す
- メリット
- ATR法やKBr法など試料調製法が選べる
- ATRで半定量にも応用
- KBrペレット法は精度が高い
- ATR法は迅速かつ非破壊
- 適用
- APIや製剤の確認試験
- 官能基の同定
- 結晶多形のスクリーニング
- 製剤の固体状態解析
核磁気共鳴（NMR）
- 原理
- 原子核のスピンが強い磁場中でエネルギー遷移を起こす性質を利用
- メリット
- 分子構造解析に非常に有効
- 絶対定量性に優れる
- デメリット
- 感度は低め（ppmレベル）
- サンプル量を要する
- 装置は高価
- 適用
- 不純物の構造同定・構造解明
- APIの同定
- 混合物中の定量分析
電気泳動法
毛細管電気泳動（CE）
- メリット
- 高分離能
- 高効率分離
- 微量サンプルでも高速分析が可能
- 適用
- イオン性不純物
- ペプチド・タンパク質系の純度評価
オルソゴナル分析のすすめ
単一の手法だけでは検出限界や選択性に限界があるため、異なる原理の手法を組み合わせたオルソゴナル分析を行うのが理想的である。
- HPLC＋LC–MS/MS
- 定量＋構造同定
- GC＋GC–MS
- 残存溶媒＋分解物同定
- NMR＋HPLC
- 不純物の全体定量と構造解析
分析技術選定のポイント
- 不純物の化学的性質（揮発性、分子量、極性）
- 要求感度（ppm, ppb, ppt）
- 構造情報の必要性（定量 vs 同定）
- 試料量と前処理の手間
- 装置導入コストと運用体制・運用スキル
- データの解釈性と規制当局への説明性
あとがき
純度試験に使う分析法は、分析法バリデーションによって試験法の妥当性を確認することが必須となっている。これは、試験法が正確・再現性・特異性を持っているかを確認するプロセスであり、PMDAやICHのガイドラインに沿って行われる。
純度試験は、医薬品の品質を保証するために非常に重要な品質試験の一つである。分析技術の進化によって、より精密で信頼性の高い試験法が利用可能になっている。
医薬品原薬および製剤の純度試験には、目的に応じた多彩な分析技術の選択と組み合わせが欠かせない。各手法のメリットやデメリットを理解し、オルソゴナル分析を実践することで、安全で高品質な医薬品の開発や製造を支える品質試験に活用したい。
「SPEAK UP」HOMEに戻るにはこちらから
「薬剤製造塾ブログ」HOMEへはこちらから
【関連記事】
「SPEAK UP」HOMEに戻るにはこちらから
「薬剤製造塾ブログ」HOMEへはこちらから