Impurities in Drug Products and Active Pharmaceutical Ingredients
2016年9月
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27686474/
M. フィード
アダム・ミッキェヴィッチ大学水・土壌分析学科（ポズナン、ウムルトフスカ
89b, 61-6114 ポズナン, ポーランド
要旨
分析方法は選択的かつ迅速でなければならない。現代の科学者はグリーンケミストリーの基準を満たすために努力しているので、可能な限り短く、毒性の少ない溶媒を使用する分析方法を選択している。人間の消費を目的とした製品は、可能な限り完全に特徴付けされなければならないことは明らかである。薬物の安全性は、主に含まれる不純物に依存している。高圧液体クロマトグラフィーおよび超高圧液体クロマトグラフィーは、強制分解および不純物のプロファイリングのための主要な技術として提案されてきた。この論文の目的は、薬物不純物の関連する分類を特徴付け、アトルバスタチンおよびデュロキセチン（有効な医薬品成分中および異なる剤形の両方）の不純物の決定方法を検討することであった。これらの薬剤は、心臓と神経という人体の2つのシステムに影響を与える。アトルバスタチンとデュロキセチンの単純な特性、それらの特性と人体への作用の特異性は、このレビューにも含まれている。分析された医薬品 – アトルバスタチン
本研究では、Information Medical Statistics（IMS）が作成した年間ランキングをもとに、リピロン（商品名：リピロン）とデュロキセチン（商品名：サインバルタ）を選定した。
キーワード
HPLC; UHPLC; 不純物の決定; アトルバスタチン; デュロキセチン。
1. 導入
薬物の定義は、その形態や使用目的によっていくつかある。Pharmacists Pharma Journalによると、医薬品とは「診断、治療、治療、治癒、軽減、または病気やその他の異常状態を予防するためにヒトに使用されたり、投与されたりする可能性のあるあらゆる化学化合物」とされている。言い換えれば、医薬品とは、「一般的に、必ずしもそうではないが、1つ以上の他の成分と関連して、薬物物質を含む最終的な剤形、例えば錠剤、カプセル、または溶液」である。そして最後に、原薬とは、「診断、治療、緩和、治療、病気の予防、または人体の構造や機能に影響を与える薬理学的活性またはその他の直接的な効果を与えることを意図した活性成分であって、そのような成分の合成に使用される中間体を含まないもの」[1]である。製薬業界の主な目的は、患者さんが適正な薬を適正な用量と効能で手頃な価格で入手できるようにすることで、国民の健康を守ることにある。医薬品の安全性と有効性は、薬物療法において重要な2つの問題である。医薬品の安全性は、その薬理学的・毒性学的プロファイルによって決定され、活性薬物そのものの毒性学的特性だけでなく、含まれる不純物にも依存している。バルク製剤や剤形の不純物によって引き起こされる副作用が多く存在する。医薬品の製剤は、その純度、品質、同一性および強度に関して、保存期間にわたって安定でなければならない。医薬品の品質は、製造販売後のモニタリングを含め、原材料から完成品に至るまでモニタリングする必要がある[例2,3]。医薬品の不純物の分析的モニタリングと管理は、医薬品の不純物（0.1%の許容範囲を超える）を管理することである（表1）[4]。
医薬品原薬（API）やその製造プロセスの安全性評価の鍵となるのは、潜在的な分解生成物とプロセスに関連する不純物からなる原薬の不純物プロファイルを決定することである。したがって、異なる医薬品の剤形や原薬の不純物の決定、分離、同定のための新しい、信頼性の高い、選択的な分析法の開発は、現代の医薬品分析の最も重要な課題の一つである。新しい分析法は、分析対象物から分解生成物や中間体を分離することができなければならず、もちろん安定性を示すものでなければならない[6-9]。
2. 不純物と医薬品の不純物
不純物とは、”新薬に含まれる成分のうち、新薬として定義されている化学的実体以外の成分 “であり、医薬品の不純物とは、”新薬に含まれる成分のうち、医薬品に含まれる原薬や賦形剤ではない成分 “である。医薬品において、不純物は、その効能を低下させる可能性があるため、主に製品の品質に関係している。また、不純物は安全性の問題を引き起こす可能性もある[10-12]。
ICHガイドラインによると、不純物は、有機不純物、無機不純物、その他の物質、残留溶媒に分類される（図1）[4, 13]。
有機不純物は、原料の不純物、合成中間体の不純物、製造工程の合成ルートからの分解物に由来する。医薬品の合成にはいくつかの方法が考えられるため、同じ製品であっても合成方法が異なると様々な不純物が生じることがある（図2）[6]。
3. 分析方法
医薬品の定量は、学際的な作業である。原薬や製剤の製造過程において、既知および未知の不純物をすべて検出するための分析法が必要とされている。分析法は、臨床試験、治療薬のモニタリング、個別の投与計画の調整、また環境中の残留医薬品のモニタリングに必要である。高速液体クロマトグラフィー（HPLC）は、UV（紫外線)FLD（蛍光検出)MS（マススペクトル）などの各種検出器とともに、医薬品分析の代表的な分析法とされている。ガスクロマトグラフィー（GC）は、特に標準物質が利用可能なルーチン分析のために、その高い選択性のために、不純物のプロファイリングに利用可能な薬物広告の揮発性誘導体を得るために誘導体化ステップを必要とするため、薬物の場合には、より複雑です[13]。
この記事のさらなる部分は、アトルバスタチン（ATV）とデュロキセチン（DLX）APIおよびこれらの化合物を含む医薬品中の不純物の決定のためのHPLCおよび超高速クロマトグラフィー（UHPLC）の方法のレビューに焦点を当てている。また、ATVとDLXの単純な特性も本レビューに含まれている。分析対象の医薬品はIMSが作成した年間ランキングに基づいて本研究のために選択されたが、ATVは2011年に1位（Lipironとして)DLXは2011,2012,2013年にそれぞれ18位、12位、9位（Cymbaltaとして）であった[17-19]。
3.1. アトルバスタチン
ATV は血のコレステロールを下げるために使用されるスタチンとして知られている薬剤のクラスのメンバー、分子式である。(3R,5R)-7-[2-(4-フルオロフェニル)-3-フェニル-4-(フェニルカルバモイル)-5-(プロパン-2-イル)1H-ピロール-1-イル-3,5-ジヒドロキシヘプタン酸カルシウム塩三水和物[20-22]。アトルバスタチンは、抗炎症作用などにより脳卒中を予防し、プラークを安定化させる作用もある。ATVは3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-コエンザイムA（HMG-CoA）還元酵素の合成阻害剤であり、1日10～80mgの用量で活性水酸カルシウム塩の形でアミノ化され、原発性または複合型高脂血症患者の脂質レベルを低下させる[16]。
3.1.1. 不純物
ATVは2つのステレオジェニックな炭素原子を持っている。ATV分子には4つの潜在的なジアステレオマーが存在する。トランス-トルバスタチンは、一般的なATV不純物である。いくつかの ATV の不純物は通常、手順とは無関係に物質を伴い、他のものは使用された手順のために特異的である。ATV合成の間、およびATVの強制酸性分解の間、我々はATVラクトンを得ることができる。ピロール環の形成は、順番に、原薬と一緒に発生するATVのデスフルオロ誘導体を生じさせることができる。原薬の調製中にメタノールを共溶媒として使用すると、最終生成物中にメチルエステルが見られることがある。さらに、tert-ブチル基の不完全な加水分解により少量のtert-ブチルエステルが生じ、3-ヒドロキシ基の除去の結果、不飽和ATV誘導体が見出されることがある[26]。Rameshaら[23]は様々なストレス条件下で分析を行っており、酸性および酸化ストレス条件下でのみ有意な分解が観察されている。酸性条件下では約 49%、酸化条件下では約 9%の不純物の増加が観察された。また、ラクトン不純物や3-オキソアトルバスタチンなどの公知の不純物は、それぞれ酸性条件下および酸化ストレス条件下で増加することが確認された。本論文の著者らが行った研究に基づいて、2つの簡単な提案をすることができる。(1)酸性条件下ではラクトンが生成されるため、検討した医薬品の製造時には酸性条件下を避けるべきであり、(2)医薬品の保管及び製造時には酸化的分解の条件を避けるべきである。ATV の不純物を表2
に示す（表2
）。
3.1.2. ATV の原薬及び ATV の医薬品中の不純物の定量
Ertürk et al 2003）は、ATV錠剤中のAおよびB不純物および全不純物の分析法を開発した。彼らは、同じ材料を充填したガードカラム（4×3 mm）を取り付けたC18ルナカラム（250×4.6 mm; 5µm）上で、室温で分析を行うことを提案した。移動相は以下の通りであった。A-アセトニトリル、B-酢酸アンモニウム緩衝液（pH4.0)およびC-THFであった。1.0 ml-min-1の流量で勾配溶出を行い、248nmで検出した。[16]. Vora et al 2008)は、サリチル酸、アセチルサリチル酸、サリチルサリチル酸、ATVのラクトン形態を、6つの未知の分解生成物と共に4分以内に分離した。AクロロキンUITY UPLC BEH C18カラム(2.1x50mm; 1.7μm)上で0.6ml-min-1の流速で行い、247nmで検出した。アセトニトリル（0.01 M）およびリン酸緩衝液（pH=2.0）による勾配溶出を使用した。[28]. Vukkum et al 2013）は、ATVカルシウム、その関連物質（12の不純物)および原薬中の分解不純物の定量のための迅速な逆相液体クロマトグラフィー法を開発した。それはZorbax Bonus-RPカラム（150×4.6mm;3.5μm）上で達成された。次の溶媒を採用した：移動相A-水およびトリフルオロ酢酸（100:0.10;v:v)移動相B-アセトニトリルおよびトリフルオロ酢酸（100:0.10;v:v）。勾配溶出は1.0ml-min-1の流量で行い、検出波長は245nmとした。この方法は、従来の方法よりもシンプルで短時間で、明らかに優れた分解能と高感度のタイオンを有していた。流量、注入量、カラム温度は以下の通りであった。0.5ml-min-1,1.0ul、35℃とした。移動相AおよびBは、アセトニトリル、緩衝液およびテトラヒドロフランの異なる割合での混合物であった。A-21：67：12（v：v：v)およびB-61：27：12（v：v：v）であった。緩衝液は、氷酢酸を用いて0.05M酢酸アンモニウム溶液のpHを5.0に調整して調製した。希釈剤としてアセトニトリルと水の混合液(40:60;v:v)を用いた。従来のHPLC法（United States Pharmacopeia）では、Zorbax SB C8カラム（250×4．流量は1.5ml-min-1である。この方法の他のパラメータ、すなわち移動相およびカラム温度は、新しいUHPLC法の場合と同じである[23]。Gupta et al 2012）は、分離にC18分析カラム（250×4.6mm、3.5μm）を使用して、ATVのすべてのよく知られた不純物をHPLCで分離した。A (pH=5.4 のリン酸緩衝液) と B (アセトニトリル:テトラヒドロフラン; 90:10; v:v) の 2 つの移動相を 1.5 ml-min-1 のグラジエント流で使用した。検出は220 nmであった。[29]. Vadlamudi et al 2015)は、アトルバスタチン原薬だけでなく、固形製剤中の関連物質を推定するための、簡単で迅速、正確で安定性を示すRP-HPLC法の開発を報告している。移動相Aとして0.02 mM酢酸アンモニウム緩衝液（pH=4.9)移動相Bとしてアセトニトリルとテトラヒドロフラン（90:10,v:v）を使用した。カラム温度は 25 ℃に維持し、波長は 246 nm [30] であった。
3.2. デュロキセチン
DLXは化学的には(+)-(S)-N-メチル-_-(1-ナフチルオキシ)-2-チオフェンプロピルアミン塩酸塩として知られている。他の抗うつ薬のようにラセミ体ではなく、S-エナンチオマーとして販売されている。DLXは、ノルエピネフーリンとセロトニンの強力な二重取り込み阻害薬であり、迅速な作用発現を有する。セロトニンだけでなく、コリン作動性受容体、アドレナリン作動性受容体、ヒスタミン受容体に対しても親和性が低い。この作用の特異性により、三環系抗うつ薬と比較して優れた安全性が確認されている。メランコリック症状の有無にかかわらず、大うつ病、糖尿病性末梢神経障害性疼痛、および中等度から重度のストレス性尿失禁の治療に使用されている[31-34]。神経受容体への親和性が低く、二重阻害性であること、有効性、忍容性、回復の早さ、安全性、副作用の少なさなど、これらすべての特徴がDLXに他の抗うつ薬を凌駕する優位性を与えている[8]。
3.2.1. 不純物
DLXは、Kumarら[35]により、酸化的、酸、塩基、加水分解、熱分解、光分解のストレス条件で分解された。その結果、酸、塩基、酸化ストレス条件下で有意な分解を受けることがわかった。α-ナフトール、パラ-ナフトールのデュロキセチン、3-アセチルのデュロキセチン塩酸塩、2つの製剤関連不純物であるデュロキセチンのフタルアミドと遊離フタル酸の3つの分解およびプロセス関連不純物を分離し、定量した。フタル酸は、胃の酸性媒体中でのDLXの放出を防止するために使用される腸管コーティングポリマーであるハイパーメロースフタル酸の潜在的な分解物である。熱分解の際にDLXと反応してデュロキセチンフタルアミド不純物を形成する。フタル酸およびデュロキセチンフタルアミド不純物の量は、薬剤の寿命の間に増加する可能性がある[35]。S-DLXの合成のための重要なエナンチオピュア中間体を生成するために、化学的および化学酵素的プロセスの様々な戦略が提案されてきた。これらのプロセスは、後にS-DLXの合成に使用されるキラル中間体を生成する。DLX原薬の中間体には以下のような不純物が含まれていることがわかった。(S)-N, N-ジメチル-3-ヒドロキシ-(2-チエニル)-プロパナミン(DHTP)、1-ナフトール(NPH)、フェノール性不純物(PHL)、デュロキセチンサクシナミド(DSM)、2-アセチルチオフェン(AT)、およびN, N-ジメチル-3-ケト(2-チエニル-プロパナミン) (DKTP)である。DKTP、AT、DHTPは全ての合成ルートで共通である。DHTPは出発物質であり、PHLはデュロキセチンの酸加水分解に由来し、DSMは処方されたプロセス関連の不純物であり、NPHは1-フルオロナフタレンの不純物の1つである-DLXの合成に使用される出発物質である[8, 9, 36]。[8, 9, 36].
3.2.2. DLX の原薬および DLX 医薬品中の不純物の定量
Kumar et al 2012）は、DLX遅延放出カプセル中のDLX、デュロキセチンフタルアミド不純物、フタル酸のプロセス関連不純物および強制分解生成物の定量のために、安定性を示す勾配逆相液体クロマトグラフィー法を開発した。分解生成物はフタル酸、DLXおよびその不純物からよく分解されていた。Kumar et al 2012）は、溶媒A（0.02Mリン酸二水素アンモニウムと0.01M 1-オクタンスルホニル）のグラジエント混合物を含む移動相を用いて、Inertsil ODS-4カラム（150 x 4.6 mm, 3 µm）を使用した。 01M 1-オクタンスルホン酸ナトリウム塩、オルトリン酸でpHを2.5に調整)B（750:300;アセトニトリル:メタノール;v:v）および希釈剤（100:900;水:メタノール;v:v）を含むグラジエント混合液を1.8 ml-min-1の流量でカラムに導入した。カラム温度は 50℃、検出波長は 230 nm [35] であった。Rao et al 2010）は、医薬品製剤中のDLXとその関連物質を定量するために、再現性の高いグラジエント逆相超高性能液体クロマトグラフィー法を開発した。クロマトグラフィー分離は，Zorbax XDB C18 カラム（50 mm × 4.6 mm，1.8 μm）を用い，流速 0.6 ml-min-1，検出波長 236 nm で行った。カラム温度は40℃に維持し、注入量は5μLとした。移動相Aは0.01M KH2PO4緩衝液(pH4.0)、テトラヒドロフランおよびメタノール(67:23:10;v:v)の混合物を含み、移動相Bは0.01M KH2PO4緩衝液(pH4.0)およびアセトニトリル(60:40;v:v)の混合物からなっていた。メタノールと水の混合物（90:10; v:v）を希釈剤として使用した[37]。Reddy et al 2010）は、DLXの4つの不純物の同時分析を提案している。(S)-N,N-ジメチル-3-ヒドロキシ-(2-チエニル)-プロパナミン、フェノール性不純物、1-ナプトールとデュロキセチンサクシナミド。それらは、以下の移動相を用いて,0.8 ml-min-1の流速で勾配溶出を用いて、Ascentis Express Supelco C18カラム（50 x 4.6 mm, 2.7μm）上で良好な分離を達成した。A-2.0gのKH2PO4および1.0gの1-オクタンスルホン酸ナトリウム塩を1000mlの水に溶解し、オルトリン酸でpH3.0に調整し、B-アセトニトリルを含む水(100:900;v:v)および水とアセトニトリルを含む希釈液(1:1;v:v)を用いて、グラジエント溶出を行った。検出は220nmで行い、カラム温度は40℃に維持した。注入量は3μlを使用した[8]。Srinivasulu et al 2009）は、不純物の存在下でのDLXの分析法を紹介しており、生成した分解生成物を用いた。それは、Zorabax XDB C18 カラム（50 mm x 4.6 mm; 5 µm）上で,0.8 ml-min-1 の流量で行った。移動相および希釈剤は、いずれも0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、メタノールおよびテトラヒドロフラン（60:20:20; v:v:v）の混合物であった。カラム温度は25℃に設定し、検出は230nmに維持し、注入量は20μlとした[38]。Raman et al 2010）は、ストレス条件下で形成された2つのプロセス不純物と1つの分解不純物からDLXを分離することに成功した。彼らは、溶媒A（0.01M オルトリン酸二水素カリウムと0.2%トリエチルアミンのグラジエント混合物、pHを2に調整したもの、オルトリン酸を加えたもの）を用いたSymmetry C18カラム（250 x 4.6mm、5µm）を使用した。 5 オルトリン酸で)B（アセトニトリルとメタノール; 20:80; v:v）と希釈剤（40:60;緩衝液:アセトニトリル; v:v）1 ml-min-1.The検出は230nmであった、とカラム温度は30℃であった[39]。Karagiannidou et al 2015）は、DLX合成の重要な出発物質である1-フルオロナフタレンの定量のための分析法を紹介している。Symmetry C18カラム(250 x 4.6 mm; 5μm)上で達成された。勾配溶出のための溶液は、移動相A-0.01M KH2PO4緩衝液(pH 2.5)、メタノールおよびアセトニトリル(35:52:13; v:v:v)、および移動相B-メタノールおよびアセトニトリル(80:20; v:v)を含んでいた。流量は1ml-min-1であった。検出は230nmでモニターし、カラム温度は20℃に維持した。アセトニトリルと水（60:40;v:v）の溶液を希釈剤として使用した[9]。Soni et al 2005）は、DLXの合成における3つの中間体の同時分析のための簡単なRP-HPLC法を開発した。この方法は、この原薬の合成中のルーチン分析ツールとして使用することができる。彼らは、LichroCART RP-18カラム（250mm x 4.6mm、5μm）を使用し、移動相としてアセトニトリルと0.02%ジエチルアミン（15:85; v:v）を含む0.05Mリン酸緩衝液（pH7.0）を用いたアイソクラティックシステムを使用した。流速は 1 ml-min-1 で、検出は 241 nm で行った [36]。Reddy et al 2012）は、DLX の純度を決定するための安定性を示す HPLC 法を提案している。溶媒A（0.01Mのオルトリン酸二水素ナトリウムと1.0gの1-ヘプタンスルホン酸ナトリウム塩、1000mlの水、オルトリン酸を用いてpHを3.0 + 0.1に調整）と溶媒B（アセトニトリル）のグラジエント混合物を使用して、YMC Pack C8カラム（250 x 4.6 mm、5μm）を使用して分離に成功した。緩衝液とアセトニトリルの混合物(30:70;v:v)を希釈剤として使用した。流速は1.0ml-min-1,カラムオーブン温度-25℃で行った。化合物は217nmで検出された[40]。
4. 結論
医薬品が人間の健康にとって非常に重要であることは広く認識されている。医薬品の安全性と品質の研究は、医薬品の有効成分とその不純物の分析に依存している。分析法は、選択的、迅速、かつ環境に有益なものでなければならず、そのためには毒性の少ない溶媒を採用する必要がある。このレビューでは、様々なアプローチが紹介されている。医薬品業界では、医薬品の不純物の分析法の開発が大きく進展している。しかし、分析法のより良いパラメータを達成する機会は常にある。医薬品の分析にUHPLCを使用することは有望と思われる。この分析技術は、分析条件やグリーンケミストリーの要求を満たすという事実から、製薬業界から大きな関心を集めている。これは、より多くの産業界が求める方向性である。今後、医薬品の不純物を定量するためのUHPLC法がさらに開発され、より頻繁に応用されることが期待されている。