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2023 年度 実績報告書

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
キーワード極微量不純物検出 / テラヘルツレーザー分光測定 / 分子振動帰属解明
研究実績の概要

前年度までに、モデル化合物としてD-マンニトールを選択し、水溶液中の温度差法によって成長するβ-form D-マンニトール結晶内部に構造同位体であるD-ソルビトールを不純物として故意に極微量添加した試料に対し、テラヘルツレーザー分光スペクトル測定を適用することで、テラヘルツ分光による微量検出限界がppmオーダーに達すると共に、テラヘルツレーザー分光スペクトル測定の検出限界が液体クロマトグラフよりも下にあることを明らかにしてきた。これによって新奇的な医薬品中微量不純物検出法の実現可能性を確かめてきた。
しかし、実用上大きな問題点は、測定に低温環境が必要な点であり、これによって分析装置としては用いることができるものの、大きな期待が持たれている製剤現場でのモニタリングツールとして用いられる可能性が確かめられていなかった。そこで、本年度は特に室温で約40種類の物質について、高濃度試料かつ低周波数での温度依存性分光スペクトル測定を実施した。尚、低周波数で高いS/Nを得るために非線形光学結晶であるガリウムリン(GaP)サイズや、テラへルツ透過性窓材をより高い透過率材料のものに置き換えるなどの見直しを含めた最適化検討を行って適切な分光測定装置を実現した。この中で物質A(公開不可)は高温でも鋭い吸収線を示すので、製造工程中における不純物混入による劣化モニタリングに適することを見出した。更に、この物質の単結晶を作成して偏光分光測定を適用すると共に、粉末XRD測定により結晶形を確かめた上でDFTを用いた量子化学計算による構造最適化と赤外吸収強度計算を進め、これらを比較照合することで、分子振動の帰属解明を実現した。更に不純物としてこの物質Aの光学異性体及び派生化合物を故意に添加してその効果を確かめた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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.
    • 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)
    • 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
  • [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
  • [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
  • [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
      978-4-86798-021-7
  • [備考] THz Spectral Database for Pharmaceuticals

    • URL

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

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公開日: 2024-12-25  

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