Polymorphism
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医薬品開発および製造における結晶多形

結晶多形とは、同じ組成を持つある化学物質が、異なる分子パッキングによって特徴付けられる複数の結晶形で存在することを指します。化学物質の多形体を同定、理解、管理する能力は複数の技術分野にとって重要ですが、特に医薬品分野と密接に関連しています。

ほとんどの医薬品は固形物(錠剤、カプセル剤、吸入剤など)として投与されます。多形体の医薬品有効成分(API)は、生体内の(in vivo)製品の溶解挙動、そしてひいてはバイオアベイラビリティに影響を与える可能性があるため、直接的に関係します。

さらに、多形体のAPIは、処理、調合、保存条件の影響を受けることがあるため、API合成ルートの開発、製剤開発、保管、製造などの際にチェックを行うことが非常に重要になります。

APIが複数の異なる多形体で存在することもあります。特に溶媒和物、水和物、および非晶質物質の存在など、全体的な状況に影響を与える他の重要な要因がある場合、特定のサンプルの形態または形態の組み合わせを同定することは技術的に難易度が高いものです。したがって、課題を分析することは困難な場合があり、業界全体で一般的に複数の方法が使用されます。 

ブルカーでは、3つの主要な技術(NMR分光法、ラマン分光法、X線回折法)を利用できます。これらの技術は密接な相互補完関係にあり、どれも十分に確立され、情報が豊富で、本質的に非破壊的であるという利点があります。アッセイあたり少量のサンプル(10~100 mg)しか必要としません。

未知物質の化学構造に関する明瞭で明確な情報を得るために、高分解能固体NMR分光法が用いられています。この手法は本質的に定量的であり、混合相サンプル中の非晶質材料を同時に測定できるという利点もあります。時間領域NMR分光法はNMR手法が単純化されたもので、分子の緩和挙動、分子構造によって決定される特性を解析できます。同じ分子の異なる形態は異なる緩和特性を示します。この手法は、さまざまな多形体や非晶質物質の固体定量に特に役立ち、少量であっても高精度の解析が可能です。

ラマン分光法は、多形体を識別するための高速で信頼性に優れた方法であり、したがってバルク材料(API サンプルなど)を測定するために広く使用されています。また、錠剤を含む製品形態は、ラマン顕微鏡およびイメージングによって分析可能で、特定の多形の空間分布を特定することができます。サンプル加熱オプションと組み合わせると、この手法を用いて異なる多形体間の変換を調べることもできます。さらに、機器は汚染粒子がサンプル中に存在する場合のアプリケーションに使用できます。また、それらのスペクトルは明確に定義された物質のスペクトルライブラリと比較できます。

MIR分光法は化学物質の同定に常用される手法で、遠赤外(FIR)スペクトル領域で結晶格子の主鎖の振動を検出し、多形体を識別します。ブルカー独自のFM技術を採用したインテリジェントなFTIR分光計、INVENIOは、完全なFIR-MIRスペクトル領域をワンステップで測定し、サンプルの同時同定と多形スクリーニングを可能にします。最新のダイヤモンド減衰全反射(ATR)アクセサリと組み合わせると、サンプル調製なしで物質を直接分析できるため、薬剤研究の日々の作業が簡素化されます。

単結晶X線回折(SC-XRD、SCD)および粉末回折(XRPD)により、結晶構造を非経験的に決定することが可能になります。XRPDと比べてSC-XRDが優れている重要な点は、SC-XRDは絶対構造を決定できるため、鏡像異性体を特性化するのに最適なツールであるということです。しかし、XRPDは短距離秩序および長距離秩序を特徴付けるための不規則物質や非晶質物質の構造分析にも使用できます。さらに、XRPDは結晶質および非晶質物質の両方の相同定ならびに定量的な相分析に使用されます。