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精密格子振動計測を利用した極微量不純物定性・定量技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21H01339
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関静岡大学

研究代表者

佐々木 哲朗  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (20321630)

研究分担者 坂本 知昭  国立医薬品食品衛生研究所, 薬品部, 室長 (40311386)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード微量検出 / 医薬品製造 / 共振センサ / テラヘルツ / 結晶成長 / 分子振動 / 極微量不純物検出 / テラヘルツレーザー分光測定 / 分子振動帰属解明 / 微量不純物検出 / 医薬品 / テラヘルツ分光 / レーザー分光
研究開始時の研究の概要

医薬品中の混入不純物は微量であっても人体に深刻な影響を与え、薬害事件に発展することがある。本研究では、独自に開発した高い周波数精度を持つテラヘルツレーザー分光スペクトル測定を用いて、吸収周波数のシフト量によって医薬品中の混入不純物を定量検出する技術を改良して更なる検出感度向上を目指すとともに、この周波数シフトのメカニズムを完全解明して、不純物分子の種類まで同定する新奇的技術の実現を目指す。

研究成果の概要

本研究では、医薬品中の微量不純物検出に関し、世界最高性能を更新するという目標をクリアした。その上で更に極微量の検出まで実現する目標であったが、これは世界的な液体ヘリウム供給不足により想定通りは進まなかった。しかし、苦肉の策として高い温度での計測を進めることとしたことで、予想外に室温でも低温と同様に、周波数シフト法の適用が可能であることわかったため、むしろ実用化に向けては非常に大きな成果となったと考えている。
また、量子化学計算の支援を受けてこれらの医薬品結晶の分子振動解明を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

この5年のうちに起きた世界的な薬害事件であるニトロソアミン問題は、高血圧治療薬の一種が保管中に自己分解して発がん性のあるニトロソアミン類を生成するというものである。この問題に対処する場合、ニトロソアミンの1日の許容摂取量がng程度なのでppmオーダーの不純物検出が求められる。本研究はまさにこのような極微量検出を実現する新規的な技術を目指しており、本研究によって世界最高性能を更新することができた。更に液体ヘリウムの世界的枯渇によってやむを得ず計画を変更した結果、常温でも適用可能であることを発見し、製造工程中モニタリングへの応用可能性を見出した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 11件、 招待講演 8件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Near-infrared spectroscopy-based nondestructive at-line analysis of physicochemical properties of atorvastatin calcium hydrate after grinding2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Makiko、Hattori Yusuke、Sasaki Tetsuo、Otsuka Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Drug Delivery Science and Technology

      巻: 71 ページ: 103266-103266

    • DOI

      10.1016/j.jddst.2022.103266

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高い周波数精度を持つ連続波GaPテラヘルツ分光スペクトル測定装置を利用した医薬品検査2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗、坂本知昭、大塚誠
    • 雑誌名

      レーザー学会誌

      巻: 50 ページ: 167-171

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Characteristic evaluation of the pseudo-polymorphism of amorphous atorvastatin calcium hydrates by terahertz spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Makiko、Hattori Yusuke、Sasaki Tetsuo、Nishizawa Jun-ichi、Otsuka Makoto
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 630 ページ: 127551-127551

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2021.127551

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Terahertz laser spectrometer and its applications2024

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Sasaki, Tomoaki Sakamoto, Makoto Otsuka
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program First Symposium of “Asian Research Network for Terahertz Molecular Science”, Takigawa Memorial Hall, Kobe University, Kobe, Japan, March 14 - 16, 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Blueshift of Low-Frequency Terahertz Vibrational Mode2024

    • 著者名/発表者名
      Kippei Shoji, Makoto Otsuka, Keisuke Tominaga, Feng Zhang, Michitoshi Hayashi, and Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program First Symposium of “Asian Research Network for Terahertz Molecular Science”, Takigawa Memorial Hall, Kobe University, Kobe, Japan, March 14 - 16, 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツレーザー分光測定による医薬品分析2024

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗、坂本知昭、大塚誠
    • 学会等名
      令和5年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会、2024.3.8、東京医科歯科大学
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Relationship between anisotropic thermal expansion and blueshift2023

    • 著者名/発表者名
      Kippei Shoji, Makoto Otsuka, Feng Zhang, Keisuke Tominaga, Michitoshi Hayashi, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The 25th Takayanagi Kenjiro Memorial Symposium,28 & 29 November 2023, Shizuoka University
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling of normal modes in terahertz spectra of galactitol2023

    • 著者名/発表者名
      Kippei Shoji, Makoto Otsuka, Feng Zhang, Keisuke Tominaga, Michitoshi Hayashi, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      20th International Conference on Global Research and Education (Inter Academia 2023), Sep. 27-29, 2023, Hamamatsu, Japan.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ分子振動帰属解明を目指した分光測定と量子化学計算2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗
    • 学会等名
      テラヘルツ・光科学の最新トレンド2023, 2023年6月5日-7日 竜宮城スパホテル三日月(千葉県)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機分子結晶における異方性熱膨張とブルーシフト2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 橘平,大塚 誠,富永 圭介,張 峰,林 倫年,佐々木 哲朗
    • 学会等名
      第46回ケモインフォマティクス討論会、2023年11月22~23日、中央大学 後楽園キャンパス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ガラクチトールにおける異方性熱膨張とポテンシャルエネルギーの非調和性が与える周波数シフトへの影響2023

    • 著者名/発表者名
      庄司橘平,大塚 誠,富永 圭介,張 峰,林 倫年,佐々木 哲朗
    • 学会等名
      2023年度日本分光学会年次講演会、2023年10月4~6日、神戸大学
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ガラクチトール微結晶のテラヘルツ吸収スぺクトルで観測されるブルーシフト2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 橘平,大塚 誠,富永 圭介,張 峰,林 倫年,佐々木 哲朗
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会 2023、2023年9月12日(火)~15日(金)、大阪大学 豊中キャンパス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テラへルツ分光測定装置の開発と医薬品検査への応用 ~テラヘルツレーザー分光の可能性~2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗
    • 学会等名
      一般社団法人製剤機械技術学会 PAT委員会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツレーザー分光測定とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗
    • 学会等名
      鳥取大学工学部附属先進機械電子システム研究センター(AMES) 講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of "blue-shift" using a CW GaP THz spectrometer2022

    • 著者名/発表者名
      Kippei Shoji, Makoto Otsuka, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The Third International Symposium on Frontiers in THz Technology (FTT 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Lysozyme Crystal by Terahertz Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kippei Shoji, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The 8th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University (ISFAR-SU 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] D-マンニトール単結晶の作製とテラヘルツ分光法を用いた分子振動モード解析2022

    • 著者名/発表者名
      土門里湖、佐々木哲朗
    • 学会等名
      テラヘルツ科学の最先端X
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ偏光分光測定を用いたD-マンニトール単結晶中の分子振動モード解析2022

    • 著者名/発表者名
      土門里湖、佐々木哲朗
    • 学会等名
      日本赤外線学会第31回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金属有機構造体(CPL-1)のテラヘルツ分光スペクトル2022

    • 著者名/発表者名
      木野秀洸、佐々木哲朗
    • 学会等名
      日本赤外線学会第31回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツレーザー分光による有機結晶中の欠陥評価2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木 哲朗、大塚 誠、坂本 知昭、田邉 匡生、劉 庭秀、眞子 岳
    • 学会等名
      日本金属学会2022年秋期(第171回)講演大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツ帯域における狭線幅吸収スペクトルの観測とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗
    • 学会等名
      テラヘルツ・光科学の最新トレンド2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystal growth of stevioside and evaluation by terahertz laser spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kurumi Sano, Kippei Shoji, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The 26th Shizuoka forum on health and longevity
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibrational Mode Assignment of D-Mannitol by Terahertz Polarization Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Riko Domon, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal growth and evaluation of liquid crystalline molecules for analysis of crystal defects by Terahertz Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Shunta Ando, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative Analysis Of Trace Isotope Impurity In Pharmaceutical Material By Terahertz Laser Spectrometer2021

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, R. Domon, T. Sakamoto, M. Otsuka
    • 学会等名
      The 46th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cocrystal Formation between Ibuprofen and Nicotinamide Revealed Using THz and IR Spectroscopy with Multivariate Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Sae Ishihara, Yusuke Hattori, Makoto Otsuka, Tetsuo Sasaki
    • 学会等名
      11th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS 11)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ分光測定によるL-ヒスチジン結晶中微量光学異性体不純物分子評価2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 哲朗、坂本 知昭、大塚 誠
    • 学会等名
      第50回結晶成長国内会議(JCCG-50)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] D-マンニトール結晶中に現れるテラヘルツ帯狭線幅吸収線の観測と極微量不純物検出への応用2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 哲朗、坂本 知昭、大塚 誠
    • 学会等名
      2021年度日本分光学会 年次講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 異物の分析技術と 試料の前処理、結果の解釈 「テラヘルツ分光スペクトルを用いた医薬品の微量不純物分析」2024

    • 著者名/発表者名
      佐々木哲朗、坂本知昭、大塚誠
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      株式会社 技術情報協会
    • ISBN
      9784867980217
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Biomedical Engineering (1st Edition), Chapter 92021

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Sasaki, Tomoaki, Sakamoto, and Makoto Otsuka
    • 総ページ数
      380
    • 出版者
      Jenny Stanford Publishing
    • ISBN
      9789814877633
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] THz Spectral Database for Pharmaceuticals

    • URL

      https://www.rie.shizuoka.ac.jp/~thz/database/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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