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医薬品原薬のプロセス開発に於けるスケールアップ

医薬品原薬のプロセス開発に於けるスケールアップ 目次  1. 初めに  2. 医薬品原薬のプロセス開発の目的  3. では、何故スケールアップ製造時に失敗するのか?  4 .医薬品原薬のプロセス開発の現状 とバッチ式製造の課題  5 .有機合成化学と化学工学と製造現場との連携と協働作業によるプロセス開発に於け る          ス  ケール アップ  6 .反応槽のスケールアップに必要な化学工学の予測計算  7 .プロセス開発で解決すべき課題について  8. 最後に  1.   初めに  プロセス開発を始めた時  私が創薬部門から原薬のプロセス開発部門に移った時、実験室で反応条件の最適化を行い  (ベンチワーク)、製造現場(プラント)で最適化条件を再現すれば良いのだと簡単に考  えていた。また、医薬品原薬の製造に必要な GMP (Good Manufacturing Practice) 、スケー  ルアップ技術、結晶多形、並びに化学工学等のことなど知らなかった。実際にプロセス開  発(スケールアップ)を経験して行くと、今まで行っていた創薬での有機合成化学の経  験、知識、能力、化合物の物性の予測と分析(実験、調査、或いは計算等)と化合物の取  り扱い方が重要であることを痛感した。更に、分析力( NMR, IR, Mass, UV, HPLC, XRD 等  のスペクトラムの解析力と化合物の特性の把握)、並びに研究者自身の感性(センス)が  不可欠であることと、今までの経験と得てきた知識が全て試されているのだと思った。次  に、現場(プラント)製造を経験して行くと、製造設備・機器の構造・性能・能力・原理  と実験室の装置の間に差があること。実験室と現場の作業性(反応、抽出、濃縮、晶析等  を反応缶で実施)の違いから、実験室で出来た操作が現場製造で出来ることと出来ないこ  とがあることが分かった(図 1 )。同時に、実験室からスケールアップ(パイロット製造  など)での反応温度維持(加熱・冷却)・冷却速度に関わる伝熱状態並びに反応溶液など  の均一化(反応速度・反応温度・除熱)・乱流域等に関わる撹拌状態等を正確に再現する  方法として化学工学計算が重要...

医薬品原薬のプロセス開発に於ける実験室から製造現場へスケールアップ 

医薬品原薬のプロセス開発  -実験室から製造現場へ- 医薬品原薬のプロセス開発は、実験室の実験機と製造現場の実機との違いを理解するところから始まる。 目次 初めに 1. 医薬品原薬のプロセス開発は、実験室の実験機と製造現場の実機との違いを理解するとこ    ろか ら 始まる 2. 医薬品原薬のプロセス開発には新薬と後発品があるが、どちらも考え方は同じ 3. ステージに合わせたプロセス開発の進め方 4. スケールアップに合わせたデータ取り -実験室の最適操作条件を製造現場で忠実に再現    するため に- 5. スケールにより操作時間が違う 6. スケールにより危険性・安全性(有害性)が違う 初めに 医薬品原薬のプロセス開発は医薬品の治験(開発)ステージにより異なっている。全ての治験薬が医薬品になるわけではない。医薬品の開発には 10 年以上の期間と数百億~数千億円規模の費用が掛かると言われており、医薬品として承認される成功率は年々低下し 0.0040% (日本製薬工業協会調べ( 2011 ~ 2015 年度))と言われている。原薬のプロセス開発は開発ステージに合わせて完成度を高めて行き臨床開発ステージの Phase IIb で商業製造プロセスを確立させ Phase III で承認申請に必要な Process Validation を成功させる必要がある(図 1 )。 医薬品原薬のプロセス開発には新薬と後発品があるが、どちらも考え方は同じであると思っている。 図1   各開発ステージに合わせたプロセス開発 表 1   開発ステージでのプロセス開発 検討場所 検討段階 数量( kg ) 検討内容 実験室 小スケール実験 ~ 0.10 反応条件を含む工程操作の最適化 ・合成ルート、反応条件、合成法の開発 ・出発物質(原料)、副原料、試薬、触媒及び溶媒等の種類と量比の 最適化 ・反応温度を含む工程の操作温度の最適化と許容範囲の設定 ・合成法の最適化, ・規格(品質)及び試験方法の開発 ・原料、試薬、副原料、溶媒等...

医薬品原薬のプロセス開発に於ける晶析操作での結晶粒子径の制御

医薬品原薬のプロセス開発に於ける晶析操作での結晶粒子径の制御         目次   初めに   1. 晶析に於ける結晶サイズの制御   2. 製造現場での原薬の精製(晶析)工程の操作の流れ   3. 晶析操作、溶解から結晶熟成までの冷却制御パターンと速度   3-1.  過飽和度と粒子径   3-2.  過飽和度と結晶粒子径(粒度分布の関係)   3-3.  種結晶(種晶)誘導の有無と結晶粒子径   3-4.  撹拌速度と結晶粒子径   3-5.   核形成温度と結晶粒子径   3-6.  冷却速度と結晶粒子径     4. 晶析操作の実験室でのデータ取り   5. 附則 .  結晶粒子径を表す用語 初めに 医薬品原薬の晶析操作は、一気に大量の目的物(原薬・中間体等)を精製・結晶化させる操作で あり、結晶の純度、不純物量、不純物プロファイル、結晶多形、結晶癖、粒子径(粒度分布)とろ過性等の品質を決定する重要工程である。その中で、原薬の結晶粒度分布(粒子径)は、結晶多形と同様に、溶解速度と体内吸収( BA )に影響を与える重要な役割を担っている。粒子径が小さな原薬は結晶の比表面積が大きくなるため溶解速度が速くなり体内へ速やかに吸収されるが、結晶径が大きい原薬は比表面積が小さくなるため溶解速度が遅くなり体内吸収が非常に緩やかになる。原薬の溶解速度が異なると体内吸収に差が生じ薬の効き目が悪い、薬効が遅れて現れる、或いは最悪の場合薬効発現に必要な血中濃度に達せず薬効を示さない、或いは溶解速度が速すぎて副作用が出る等の可能性が出て来る。この様に、原薬の溶解速度・溶解度に関わる体内吸収は結晶粒子径(粒度分布、 D50 (メディアン径))並びに結晶多形により影響を受ける(図 1 )。従って、医薬品原薬の粒子径サイズの制御(粒度分布の均質性)は医薬品の効き目に関わっており、新薬では、溶解性が問題となり治験薬の開発を左右することがある。後発医薬品(ジェネリック)では、新薬との生物学的同等性( 血中濃度 - 時間曲線 、溶出試...