AN-T-210
2025-03
Assay of potassium carbonate and potassium bicarbonate
Fully automated, reliable, and selective potentiometric titration assay method according to USP<1225>
Summary
炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムは、医薬品業界にとって重要な原材料です。原薬(API)として、いずれも発泡錠や発泡顆粒剤に使用され、血中カリウム値の低下または上昇、およびそれに伴う高血圧や腎疾患などの健康上の問題を抱える患者を助けるための栄養補助食品として用いられます。カリウム値は、代謝パネルおよび電解質バランスにとって重要であり、これらの不均衡は生命を脅かす可能性があります。
両物質にとって、もう一方の物質は最も重要な不純物です。したがって、アッセイには選択的な方法が必要となります。イオンクロマトグラフィーによるこれら2種の分離は、溶離液(移動相)が炭酸塩と炭酸水素塩の比率を変化させ、試験結果を偽ってしまうため、不可能です。
二酸塩基である炭酸カリウムのpKb値は、それぞれ約8.3および3.69です。これらの値は、塩基への逐次的なプロトンの付加に対応しています。複合ガラス電極を用いた電位差滴定により、塩酸に対する滴定において2つの明瞭な当量点で、高カリウム濃度下であっても、炭酸塩と炭酸水素塩を容易に区別することができます。したがって、滴定はUSPやPh.Eur.などの薬局方における選択法となっています。
本アプリケーションノートでは、特別な調製を必要とせず、選択性を提供し、USP一般試験法<1225>に基づくすべてのUSP法バリデーション要件を満たす、炭酸水素カリウム(KHCO3)および炭酸カリウム(K2CO3)アッセイのための電位差滴定法について説明します。
Sample and sample preparation
本アプリケーションは、以下の供給元から入手した炭酸カリウム(K2CO3)および炭酸水素カリウム(KHCO3)を用いて実演します：Spectrum、Sigma Aldrich、Chem Cruz、およびMP Biomedicals。
試料の前処理は必要ありません。
Experimental
この定量は、Dis-coverを備えたOMNIS Sample Robot S、OMNIS Dosing Module、およびdEcotrode Plusを備えたOMNIS Professional Titratorから構成される自動化システムを用いて実施されます(図1)。
適量の試料に対し、無炭酸脱イオン水が自動的に添加され、試料を溶解させるためこの溶液を撹拌します。その後、当量点に達した以降まで、標定済み塩酸(HCl)を用いて試料を滴定します。
USP<1225>に準拠したバリデーションにおけるさまざまな要件を、表1に示します。
| 性能特性 | 炭酸カリウム | 炭酸水素カリウム |
|---|---|---|
| システム適合性 | Sigma-Aldrich、Trizma baseを使用した6回の反復 | |
| 特異性 | K2CO3 0.5 gの添加により、KHCO3の変曲点の前に追加の変曲点が生じる | KHCO3 0.125 gの添加により、第2変曲点における容量が増加する |
| 直線性 | 50～150%の範囲の5点の直線性試料。各試料重量につき2回分析。 | |
| 真度・精度 | 標準重量(1.0 g)の80%、100%、および120%レベルを3回反復 | |
| 室内再現精度・室内再現真度 | 異なる電極を用い、異なる日に、異なる使用者により、標定済み滴定剤に対して分析した9点の真度・精度溶液 | |
| 試料分析 | 標準試料重量を用いた他2つの供給元の原薬を2回分析し、製造元のCoA値と比較 | |
Results
表1の各方法バリデーション項目、すなわち特異性、システム適合性、直線性、真度・精度、室内再現精度および室内再現真度、ならびに試料分析について、炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムを対象に検討したところ、結果はバリデーション基準を満たしました。バリデーション結果を表2にまとめます。K2CO3およびKHCO3に関するUSP<1225>に準拠したアッセイ定量は、表3に別途示します。
| 試料 (n = 9) | アッセイ (%) | SD(rel) (%) |
|---|---|---|
| 炭酸カリウム | 99.58 | 0.15 |
| 炭酸水素カリウム | 100.40 | 0.43 |
特異性は、炭酸水素カリウムに既知量の炭酸カリウムを添加すること、およびその逆の操作により確認しました。得られた当量点による炭酸水素カリウムの定量を図2に示します。
添加試料(すなわち、既知量の炭酸カリウムを添加した炭酸水素カリウム)を図3に示します。
炭酸水素カリウムと添加試料の滴定曲線を重ね合わせると、第2当量点のシフトが明瞭に確認できます(図4)。
直線性は、推奨試料重量(1.0 g)の50%から150%の範囲にわたる5点の試料を用いて確認したところ、相関係数(R2)0.9999が得られました(図5)。
全体として、本法は、KHCO3およびK2CO3の定量において、良好な結果と明瞭に規定された滴定曲線を示します。
| 性能特性 | 許容基準 | 結果 |
|---|---|---|
| システム適合性 | RSD ≤0.5% | SD(abs) = 0.0016 SD(rel) = 0.16% |
| 特異性 | 該当なし | 両反復とも、pKb値に対応するKHCO3の変曲点の前に第2の変曲点を示す。 両反復とも、過剰なKHCO3により第2変曲点の増加を示す |
| 直線性 | 相関係数(R2) ≥0.999 | KHCO3: R2 = 0.9999 K2CO3: R2 = 0.99999 |
| 真度・精度 | 各レベルにおけるアッセイ結果の平均値は、製造元のCoA値の100 ± 2.0%であること。 9点のアッセイ結果のRSDは1.0%以下であること | KHCO3: RSD (n = 9) = 0.43% K2CO3: RSD (n = 9) = 0.15% アッセイは製造元のCoA値の100 ± 2.0%以内 |
| 室内再現精度・室内再現真度 | 各レベルにおけるアッセイ結果の平均値は、製造元のCoA値の100 ± 2.0%であること。 9点のアッセイ結果のRSDは1.0%以下であること。 1人目と2人目の担当者による平均結果の差は2.0%以下であること。18点のアッセイ結果の%RSDを報告する。 | KHCO3: RSD (n = 9) = 0.43%； RSD (n = 18) = 0.42% K2CO3: RSD (n = 9) = 0.05%； RSD (n = 18) = 0.41% アッセイは製造元のCoA値の100 ± 2.0%以内 |
| 試料分析 | 平均結果を報告し、モノグラフ規格99.5～100.5%および製造元のCoAと比較する | KHCO3: Chem Cruz認証値: 99.8%； 実測値: 100.03% MP Biomedicals認証値: 100.39%； 実測値: 100.34% K2CO3: Chem Cruz認証値: 99.1%； 実測値: 99.42% Sigma Aldrich認証値: 99.8%； 実測値: 99.81% |
Conclusion
電位差滴定に基づくカリウムアッセイ定量は、クロマトグラフィー技術と比較して迅速かつ簡便であり、高スループットのニーズを満たすため容易に自動化することができます。
手動滴定に代えて完全自動電位差滴定を使用することで、結果の精度および信頼性が向上します。完全自動滴定は、適切な当量点検出法と組み合わせることで、手動による誤差を排除するだけでなく、データインテグリティおよび21 CFR 11の要件を満たし、医薬品QA/QCワークフローを容易にします。
Dis-Cover機能を備えたOMNIS Sample Robotを使用することで、最大4試料の並行完全自動定量が可能となり、オペレーターの貴重な時間を確保することで、実験室における生産性を向上させることができます。さらに、データインテグリティなど規制遵守ガイドラインの主要要件が確実に満たされます。OMNISシステムでは、ニーズに応じてシステムをカスタマイズし、医薬品における他に必要な滴定アプリケーション用に拡張する機会を提供します。
アプリケーション共有
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