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医薬品製剤とは、製薬学において、有効成分（API）を様々な化学物質と組み合わせ、最終的な医薬品を製造するプロセスを指します。製剤という言葉は、しばしば剤形を含む意味で用いられます。
製剤研究には、安定性があり患者に受け入れられる薬剤製剤の開発が含まれます。経口投与薬の場合、これは通常、薬剤を錠剤またはカプセルに組み込むことを意味します。錠剤には薬剤自体以外にもさまざまな潜在的に不活性な物質が含まれているため、カプセル化された薬剤がこれらの他の物質と直接的または間接的に害を及ぼさない方法で適合していることを確認するための研究を実施する必要があることに注意することが重要です[ 1 ] 。
製剤前段階では、製剤に使用する他の成分（賦形剤）を選択するために、薬剤の物理的、化学的、機械的特性を評価します。タンパク質製剤前段階では、凍結/融解、温度、せん断応力など、さまざまなストレス条件下での特定のタンパク質の溶液挙動を理解し、分解メカニズムを特定してその軽減策を講じることが重要です。[ 2 ]
製剤研究では、粒子サイズ、多形性、pH、溶解度などの因子を考慮します[ 3 ] [ 1 ]。これらはすべて、薬物の生物学的利用能、ひいては薬物の活性に影響を与える可能性があるためです。薬物は、各投与単位（例えば各錠剤）に含まれる薬物の量が一定であることを保証する方法で、不活性成分と組み合わせる必要があります。投与量は、均一な外観、許容できる味、錠剤の硬度、およびカプセルの崩壊性を備えている必要があります。
臨床試験開始までに製剤研究が完了する可能性は低い。そのため、第I相臨床試験で使用するために、最初は単純な製剤が開発される。これらは通常、少量の薬剤と希釈剤を含む手詰めカプセルで構成される。これらの製剤は数日以内に使用（試験）されるため、長期安定性の証明は必要ない。「薬物負荷」と呼ばれるもの、つまり有効成分と投与量全体の比率を考慮する必要がある。薬物負荷が低いと均一性の問題が生じる可能性がある。薬物負荷が高いと流動性の問題が生じたり、化合物の嵩密度が低い場合は大きなカプセルが必要になる可能性がある。
第III相臨床試験の段階に達するまでには、薬剤の製剤は最終的に市販される製剤に近いものとなるよう開発されている必要があります。この段階では安定性に関する知識が不可欠であり、製剤中の薬剤が安定していることを保証するための条件が確立されていなければなりません。薬剤が不安定であることが判明した場合、実際に投与された用量が分からなくなるため、臨床試験の結果は無効となります。安定性試験は、温度、湿度、酸化、または光分解（紫外線または可視光）が影響を与えるかどうかをテストするために実施され、製剤を分析して分解生成物が生成されていないかを確認します。
製剤化された医薬品は、長期間保管するために容器・密封システムに封入されます。これには、ブリスターパック、ボトル、バイアル、アンプル、注射器、カートリッジなどが含まれます。容器は、ガラス、プラスチック、金属など、さまざまな材料で製造できます。医薬品は、固体、液体、または気体のいずれかの状態で保管されます。
製剤と容器の間で望ましくない相互作用がないかどうかを確認することが重要です。例えば、プラスチック容器を使用する場合は、成分がプラスチックに吸着しないか、また可塑剤、潤滑剤、顔料、安定剤などがプラスチックから製剤に溶出しないかなどを確認するための試験を実施します。容器ラベルの接着剤についても、プラスチック容器を通して製剤に溶出しないことを確認するために試験が必要です。
薬剤の形態は、経口、舌下、経皮、吸入投与など、体内に投与される方法によって異なり、投与経路と呼ばれます[ 4 ]。カプセル、錠剤、顆粒、丸薬などとして投与できます。
経口薬は一般的に錠剤またはカプセルの形で服用される。
薬剤（有効成分）自体は、制御された速度で水溶液に溶解する必要があります。粒子サイズや結晶形などの要因は、溶解に大きく影響する可能性があります。溶解が速いことが常に理想的とは限りません。たとえば、溶解速度が遅いと、作用の持続時間が長くなったり、初期の血漿中濃度が高くなるのを回避したりすることができます。球状結晶化[ 5 ]などの特殊な方法で有効成分を処理すると、 薬剤製剤にいくつかの利点があります。
錠剤は通常、以下の成分を含む圧縮製剤です。
溶解時間は、迅速な効果を得るため、または持続放出のために調整することができる。
特殊なコーティングを施すことで、錠剤は胃酸に耐性を持つようになり、酵素の作用やアルカリ性のpHによってのみ十二指腸、空腸、結腸で崩壊するようになる。
錠剤は、味を隠すために砂糖、ニス、またはワックスでコーティングすることができます。APIなどの医薬品成分は、制御放出と味マスキングのために共鳴音響ミキサーでコーティングすることもできます。[ 6 ]
カプセルとは、有効成分を包むゼラチン状の被膜である。カプセルは、吸収を遅らせるために、服用後数時間そのままの状態を保つように設計することができる。また、同じ用量で迅速かつ持続的な吸収を実現するために、徐放性粒子と速放性粒子の混合物を含む場合もある。
錠剤やカプセルを改良して、消化管を通過する際に有効成分を徐放させる方法はいくつかあります。[ 7 ]最も一般的な方法の1つは、有効成分を不溶性の多孔質マトリックスに埋め込むことで、溶解した薬剤が吸収される前にマトリックスから出てくるようにすることです。他の徐放性製剤では、マトリックスが膨潤してゲルを形成し、そこから薬剤が放出されます。
持続放出を実現するもう一つの方法は、浸透圧制御放出経口投与システムを用いる方法です。このシステムでは、有効成分が水透過性膜に包まれ、片端にレーザーで穴が開けられています。水が膜を通過する際に、薬剤はその穴から押し出され、消化管に入り、そこで吸収されます。
これらは注射剤とも呼ばれ、静脈内、皮下、筋肉内、関節内投与に用いられる。薬剤は液体の状態で保管されるが、不安定な場合は凍結乾燥剤の形で保管される。
多くの注射剤は高温下では不安定であり、冷蔵または場合によっては冷凍保存が必要です。これらの薬剤を患者に届ける物流プロセスはコールドチェーンと呼ばれます。コールドチェーンは、電力供給が不安定または存在しない地域への薬剤、特にワクチンの配送を妨げる可能性があります。ゲイツ財団などのNGOは、解決策を見つけるために積極的に取り組んでいます。その解決策には、室温でも安定化しやすい凍結乾燥製剤などが含まれる可能性があります。
ほとんどのタンパク質製剤は、腸管投与では分子が破壊されてしまうほど不安定な性質を持つため、非経口投与されます。タンパク質は三次構造と四次構造を持ち、室温で分解または凝集する可能性があります。これは、医薬品の安全性と有効性に影響を与える可能性があります。[ 8 ]
液状の薬剤は、バイアル、点滴バッグ、アンプル、カートリッジ、およびプレフィルドシリンジに保管される。
固形製剤と同様に、液剤も保管後も安定した有効成分が維持されるように、医薬品とさまざまな化合物を組み合わせています。これらには、可溶化剤、安定剤、緩衝剤、浸透圧調整剤、増量剤、粘度向上剤/低下剤、界面活性剤、キレート剤、補助剤、および脂質ベースの担体が含まれます。[ 9 ]
蒸発濃縮された場合は、投与前に希釈してもよい。静脈内投与の場合は、バイアルから点滴バッグに移し、他の薬剤と混合してもよい。
特に子供など、液体製剤が必要なのに認可された液体製剤がない場合、既存の固形製剤を改変して液体製剤を作成するという方法が取られることがある。これにはリスクが伴う。[ 10 ]
凍結乾燥薬は、バイアル、カートリッジ、二室式注射器、およびプレフィルド混合システムに保管される。
凍結乾燥とは、液体の薬剤から水分を除去して固体の粉末またはケーキ状にするプロセスです。凍結乾燥された製品は長期間安定しており、より高い温度での保管が可能になります。タンパク質製剤では、安定剤を添加して水分を置き換え、分子の構造を維持します。[ 11 ]
凍結乾燥薬は、投与前に液体に再構成されます。これは、液体希釈剤と凍結乾燥粉末を混合し、注射することによって行われます。再構成には通常、薬剤が正しく混合され投与されることを保証するための再構成・投与システムが必要です。
局所製剤の選択肢には以下が含まれます: [ 12 ]