製薬業界では数十年にわたり水分測定が行われてきた。その理由は、多くの製剤開発者が、水が原薬（API）の安定性を損なう要因だと考えているからだ。しかし、研究によると、その考えは部分的にしか正しくないことが示されている。

医薬品における水分活性と保存期間

水分とは、製品に含まれる水の量のことです。水分活性（aw）は、水のエネルギーレベルを測定する指標です。このエネルギーレベルは、医薬品に影響を与える反応との相関性がはるかに高いものです。以下の3つの点を考慮してください：

1. APIの加水分解
2. 溶解速度に影響を与える結晶化
3. 粉末の固まり・塊

これらはすべて時間依存性の反応であり、その反応速度は水分活性の影響を受けます。例えば、USP 1112では、加水分解を受けやすいAPI製剤の劣化を抑制するために水分活性を活用できると明記されています。

医薬品（タンパク質、薬剤、クリーム、粉末、添加剤）の水分活度を把握することは、化学的、物理的、微生物学的特性および保存期間において最適な製剤を得るために不可欠である。水分活度は、医薬品、タンパク質、バイオ医薬品、栄養補助食品、および植物化学物質の製剤における化学的安定性、微生物学的安定性、流動性、圧縮性、硬度、および溶解速度に影響を及ぼす。

微生物の増殖との相関関係

国際調和会議（ICH）の目的は、品質試験およびロット放出プログラムの策定に関する指針を提供することである（Hussong 2009）。ICHは、品質試験プログラムがリスクベースであり、科学的根拠に基づいているべきであることを強調している。 医薬品出荷プログラムに関する試験手順および合格基準は、ICH Q6Aに概説されている。微生物学的特性の判定に関する最良の方法については、決定木#6および#8に記載されている。いずれの決定木においても、微生物限度試験の必要性は、製品が微生物の増殖を許さないほど本質的に「乾燥」しているかどうかに基づいて判断される。

製薬業界では、この乾燥度は、通常カール・フィッシャー法による水分含有量、すなわち製品中の水分量を用いて評価できると想定されることが多い。しかし、1950年代のスコットによる研究以来、微生物が系内の水にアクセスできるかどうかを実際に決定するのは、水分活性、すなわち水のエネルギーであることが十分に確立されている（Scott 1957）。 したがって、ICH Q6Aの決定木で言及されている「乾燥度」は、水分活度を用いて測定すべきである。

微生物には、その水活度が一定値を下回ると増殖できなくなる閾値があります。さまざまな水活度レベルにおける微生物の挙動を理解することは、連邦食品・医薬品・化粧品法（FD&C法）の要件を満たす上で重要です。この表は、医薬品に含まれる一般的な微生物の増殖限界を示しています。水活度をこれらの増殖限界以下に設定して製品を設計することで、微生物学的な安全性を確保することができます。

一般的に、この範囲内の消費財および医薬品

製品の安定性における水分活度

タンパク質、酵素、およびバイオ医薬品の安定性は、水分活性によって大きく左右されます。製剤上の条件下で凝集が生じないよう、細心の注意を払う必要があります。ほとんどのタンパク質、酵素、およびバイオ医薬品は、活性を維持するためにその構造を保たなければなりません。適正な投与量を維持し、溶解、凝集、および立体構造の変化を防ぐためには、適切な水分活性レベルを維持することが重要です。

コンポーネントの互換性を確認する

水分総量ではなく水分活性の重要性は、湿気に敏感な医薬品を対象とした製剤化前の適合性試験によって示されている。吸湿性のある添加剤（デンプン、セルロース、マグアルドレート）は、湿気に敏感な医薬品との併用において、製剤化に成功している。 これらの添加剤は水分を優先的に吸着し、製造、輸送、保管、あるいは患者による使用中の相対湿度の変化に対する製剤の感受性を低減させることで、保存期間を延長する可能性がある。これは、タンパク質（ゼラチン、ケラチン）や各種合成ハイドロゲルなど、医薬品分野で注目されている他の高分子系にも適用可能である。

湿気の移動を防ぐ

水分移動は、水分活度を用いて説明・解決できるもう一つの品質問題です。ゲルカプセルは、水分移動がもたらす課題の典型的な例です。包装内に保管されている間にカプセルが割れ、製品が使用不能になることがあります。これは、粉末とカプセルの水分活度が異なるため、ゲルカプセルから水分が放出され、粉末へと移行するためです。水分移動の主な要因は、水分含有量ではなく、水分活度です。

固形製剤の力学的特性を改善する

粉末の水分活性は、固形製剤の流動性、結塊性、圧縮性、および強度特性に影響を与えます。水分活性は、医薬品の保存期間、経時変化、および包装要件の検討に用いられます。また、コーティング技術の設計や開発にも活用されます。環境変化に対する固形製剤の挙動を理解することは、製剤設計や包装要件の設定に役立ちます。

水分活性：水分を測定するより優れた方法

Water activity is an alternative water measurement that provides essential information about the energy or availability of water in a product. Numerous scientific investigations demonstrate that water activity is a better predictor of product safety and stability than total amount of water. And with the publication of USP Method <1112>, water activity is now considered a viable option in the pharmaceutical industry.

水分活度の測定は、素早く簡単です

シリーズ4TEは、医薬品、バイオ医薬品、栄養補助食品、および植物化学物質向けの粉末、顆粒、クリーム、液体、または錠剤の水分活性を迅速に測定します。

添加剤の効果を最大限に引き出す

自社製品に最適な添加剤をどのように選定すればよいでしょうか？考慮すべき要素は数多くあります。

関連文献

エニグル、ダヴィン・C.、およびケント・M. ソレルズ。「水分活性と自己保存処方」。『Cosmetic Science And Technology Series』（1997年）：45-74頁。記事リンク。

Friedel, R. R. 「非無菌医薬品製造に使用される原材料の微生物学的特性試験への水分活性測定の応用」。『Pharmacopeial forum』第25巻第5号、8974-8981頁。米国薬局方協会、1999年。記事リンク。

Heidemann, D. R. および P. J. Jarosz. 「固形製剤における吸収に関する製剤前研究」『Pharmaceutical Research』第8巻第3号（1991年）：292-97頁。記事リンク。

パダー、モートン『口腔衛生製品と実践』デッカー、1988年。書籍リンク。

Pader, M. 「口腔ケア製品におけるグリセリン」『Cosmetic science and technology』シリーズ11（1991年）：381-393。記事リンク。

‍