持続可能な医薬品開発と使用：有効成分の持続可能な生産における課題と機会

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a concise overview of LCA and PMI applications in API production, useful for understanding environmental hotspots in pharmaceutical supply chains.

🏢実務担当者:Offers actionable insights on solvent recycling and process design to reduce carbon footprint, relevant for corporate sustainability teams in pharma.

🏛政策担当者:Highlights the need for regulatory support to promote circular economy practices in pharmaceutical manufacturing, aligning with green deal policies.

医薬品の開発は、私たちの生活の質と寿命に良い影響を与えてきました。そして、疾病を治療する能力を維持・向上させることは、社会にとって極めて重要です。しかし、患者さんに人生を変えるような医薬品を提供し続けるためには、これらの活動が地球に与える影響を最小限に抑えなければなりません。現在そして未来における、人々と地球のための平和と繁栄のための共通の青写真が、国連によって17の持続可能な開発目標（SDGs）としてまとめられています。1 医薬品の生産と開発も、他のすべての商業活動と同様に、これらの目標を達成するためにその役割を果たさなければならないことは自明です。医薬品の持続可能な生産は非常に広範なテーマであり、医療への公平なアクセス、倫理的な研究・生産慣行、製品の環境スチュワードシップなどを挙げるだけでも、その広がりがわかります。この解説は、医薬品の全体的な環境フットプリントのかなりの割合を占める可能性がある、原薬（API）生産の主要な環境影響に焦点を当て（後述参照）、このフットプリントを最小限に抑えるのに役立つ活動と実践を強調するものです。医薬品の生産において、合成化学者やプロセスエンジニアは常に、資源の使用とコストの観点から最も効率的なプロセスの開発を意識してきました。しかし、「グリーンケミストリー」の登場以来、これらの考慮事項はこれまで以上に中心的なものとなっています。2 この目的のために、私たちは環境フットプリントを理解し定量化するのに役立つ複数のツールと指標を採用しています。3, 4 しかし、間違いなく、これらの中で最も重要なのはライフサイクルアセスメント（LCA）です。私たちはこの標準化された科学的根拠に基づく手法を用いて、地球温暖化係数、オゾン層破壊、資源集約度、淡水生態毒性など、主要な環境影響の規模と重要性を評価します。このアプローチは、原材料の採取から患者による使用まで、医薬品のバリューチェーン全体に適用できます。LCAのような全体論的なツールを採用することで、「システムレベル」の視点を取り、ある影響を削減しても別の影響が増加したり新たに生み出されたりする負荷の移行を回避することができます。LCAアプローチはまた、環境影響の「ホットスポット」を特定することを可能にし、最も懸念される領域に最大のリソースを配分して、的を絞った改善を行うことを可能にします。2019年のWHO報告書によると、世界の医療費のGDPに占める割合は年々増加しており、毎年承認される新薬の数も増加傾向にあります。5 持続可能な生産に関する規制要件の増加により、環境影響を医薬品の製造プロセスから切り離すことがこれまで以上に重要になっています。気候変動、生物多様性への影響、汚染は、私たち自身を含む地球上の多くの種の長期的な生存を脅かしています。絶対的な観点では、製薬業界は「中程度の影響」を与えるセクターと見なされています。6 しかし、気候変動、汚染、生物多様性の喪失に対処するためには、あらゆる産業がその事業活動による環境影響に対して責任を負う必要があります。低炭素、低廃棄、ゼロ汚染社会への移行を促進するために、「グリーンニューディール」の旗印の下で政策提案を実施しようとする政府の動きが強まっています。例えば、EUは欧州グリーンディールを6つの優先事項の1つに含めており、7 最近では環境行動計画の課題とゼロ汚染への野心を認識しています。8 米国もまた、インフレ削減法として知られる法律を導入し、今後10年間で排出量を削減するために3500億ドル以上の投資を約束しています。9 最近発表された欧州医薬品戦略は、EUグリーンディールで表明された野心に明確に言及し、製薬業界に関連する立法手段に環境持続可能性を組み込むための具体的なイニシアチブを概説しています。10 しかし、低分子APIにおける課題と機会はどこにあるのでしょうか？APIは、多段階で、しばしば複雑な合成プロセスを通じて製造されます。これらのプロセスには、APIを「構築」するために必要な多種多様な化学反応が含まれます。化学反応は、熱力学の物理法則に拘束されたエネルギー的なプロセスです。簡単に言えば、反応物は反応性を持たなければならず、そうでなければ有益な方法で反応しない可能性があります。反応性が高い物質、または特定の条件下で反応性が高くなる可能性のある物質は、その固有の物理的・化学的特性により、必然的に危険性の高い物質に分類されます。危険な化学物質は、毒性、生物蓄積性、環境中での持続性と移動性を持つ可能性があり、人と環境を保護するための法律で規制されています。しかし、「低分子医薬品」を構築するために用いられる科学分野である合成有機化学は、しばしば危険な化学物質や溶媒の使用を必要とします。ここでの危険性とリスクの区別は特に重要です。なぜなら、適切な管理、安全対策、フェイルセーフがプロセスに「設計に組み込まれている」場合、最も危険性の高い物質でさえ、環境やプロセスを操作する人々へのリスクを最小限に抑えることができるからです。プロセス開発において、私たちは「廃棄物ヒエラルキー」アプローチとして知られるものを遵守しています：予防、削減、リサイクル、回収、そして最後の手段としての処分です。優先されるのは、特定の材料の使用を予防または回避することです。しかし、これが不可能な場合もあります。現在、私たちは多くの溶媒や出発材料を生産するために石油由来の化合物に依存しています。これは当面の間続く可能性が高いため、代替品を開発するための研究に投資しながら、可能な限りこれらの貴重な材料を削減しリサイクルするよう努めなければなりません。資源効率は化学プロセス開発の基礎であり、私たちはプロセスが可能な限り「質量効率」が高いことを確認しています。これを測定するために、プロセス質量強度（PMI）として知られる指標を使用します。この数値は、1kgの目的のAPIを生産するために化学プロセスで必要とされるすべての材料の質量（キログラム）の合計です。この指標を適用することで、生産されるAPI 1kgあたりに発生する廃棄物の量を最小限に抑えるよう努めています。その単純さにもかかわらず、PMIの削減と炭素フットプリントの削減との間には、歓迎すべき相関関係があります。プロセス化学者として、私たちはいくつかの方法で廃棄物の削減を実現できます。化学ステップ/変換の数を減らしてAPIの合成を簡素化することで、化学反応を実行するために使用する溶媒と試薬（したがって原材料）の量を最小限に抑えることができます。これにより、化学収率とプロセスのスループットを向上させ、より効率的な後処理と単離を開発し、必要な単位操作の数と使用する溶媒の量を削減できます。経口固形剤の生産に関するLCAデータは、API生産が炭素フットプリントの最大の貢献者であることを何度も示しています。API生産の大きなフットプリントは、主に溶媒の「使い捨て」と焼却によるものです。したがって、廃棄物と環境影響を大幅に削減する1つの方法は、同じ溶媒を複数回使用すること、すなわち溶媒リサイクルです。溶媒のリサイクルと再利用は、API生産において未開発の可能性が多く残されている領域です。医薬品業界では、化学プロセスで発生する廃棄物の大部分を焼却することが業界標準のアプローチとなっていますが、APIプロセスの特定の段階で溶媒リサイクルが実施されている例外も数多くあります。廃棄物の流れの潜在的な毒性への懸念を受け入れつつ、この慣行の理由の一部は、歴史的に、化学プロセスの循環性への注目がはるかに少なかったことに加えて、複雑な廃棄物の流れを分離するために必要な技術も未発達だったことにありました。しかし、より洗練された分離科学と計算モデリングの適用により、再利用に適した高純度溶媒の単離は、比較的複雑な混合物でも現在では可能となり、より循環的な化学プロセスへの安全で経済的かつ環境的に実行可能なアクセスを提供します。この目的のために、それは「廃棄物を念頭に置いて始める」ことによる材料の簡素化された回収を「組み込む」ことを可能にしています。例えば、可能な場合は、反応は単一の有機溶媒を使用し、反応後の操作（例えば、後処理と単離）もこの溶媒ともう1つの非混和性溶媒（最も一般的なのは水）のみを使用することで、より簡単なリサイクルと再利用が可能になります。適切な試験と管理が実施されれば、API生産プロセスにおける広範な溶媒リサイクルは、API生産の炭素フットプリントを劇的に削減する可能性を秘めています。業界として、私たちは集合的に考え方を変え、もはや廃棄溶媒とは呼ばず、使用済み溶媒と呼ぶようにし、材料の固有の社会的価値と再利用の可能性を強調する必要があります。回収された溶媒の品質が医薬品の生産に適さない場合でも、その溶媒は製薬業界以外で使用できる可能性があります。農業廃棄物から生成される特定のバイオ再生可能溶媒の使用も、低炭素、あるいは炭素ネガティブなAPI生産プロセスにつながる可能性があります。溶媒リサイクル以外に、他に何をリサイクルできるでしょうか？読者には明らかでないかもしれませんが、製薬業界は化学反応を実行するための触媒として、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの貴金属を大量に使用することがよくあります。これらの触媒を考える1つの方法は、それらが反応を促進することです。それらは出発材料のより弱い化学結合の「切断者」であり、生成物中のより強い結合を持つ材料の「形成者」です。T

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The development of medicines has had a positive impact on the quality and longevity of our lives, and it is of central importance to society that we maintain and enhance our ability to treat disease. However, to continue to deliver life-changing medicines for patients, we must minimize the impact of these activities on the planet. A shared blueprint for peace and prosperity for people and the planet, now and into the future, has been outlined by the UN in a collection of 17 sustainable development goals (SDGs).1 It is self-evident that the production and development of medicines, like every other commercial enterprise, will have to play its part in ensuring that these goals are met. The sustainable production of medicines is a very broad topic, encompassing equitable access to healthcare, ethical research and production practices and product environmental stewardship, to name just a few. This commentary centres on the key environmental impacts of active pharmaceutical ingredient (API) production—which can account for a significant percentage of the overall environmental footprint of a medicine (vide infra)—and highlights activities and practices that help to minimize this footprint. In the production of medicines, synthetic chemists and process engineers have always been conscious of developing the most efficient processes, in terms of use of resources and cost. However, since the advent of ‘Green Chemistry’, these considerations have become ever more central.2 To this end, we employ multiple tools and metrics to help us understand and quantify our environmental footprint.3, 4 However, arguably, the most important of these is lifecycle assessment (LCA). We employ this standardized, science-based methodology to assess the magnitude and significance of key environmental impacts, for example, global warming potential, ozone depletion, resource intensity and freshwater ecotoxicity. This approach can be applied right across the pharmaceutical value chain, from raw material extraction to use by the patient. Employing a holistic tool such as LCA ensures that we take a ‘systems level’ viewpoint, thus avoiding burden-shifting, where one impact is reduced but another impact is increased or created in its stead. The LCA approach also allows us to identify ‘hotspots’ of environmental impact, empowering us to make targeted improvements, allocating the greatest resource to the areas of most concern. According to a WHO report in 2019, global health spent as a percentage of GDP is increasing year-on-year worldwide, while the number of new drugs gaining approval each year is also following an upward trajectory.5 Due to an increasing number of regulatory requirements around sustainable production, it is ever more important that environmental impacts are decoupled from the manufacturing processes of medicines. Climate change, impacted biodiversity and pollution threaten the long-term survival of many species on this planet, including our own. In absolute terms, the pharmaceutical industry is considered a ‘medium-impact’ sector.6 However, in order to address climate change, pollution and loss of biodiversity, every industry needs to take responsibility for the environmental impacts of their business activities. There is increased momentum from governments to implement policy proposals under the banner of a ‘Green New Deal’ to facilitate the transition to low carbon, low waste, zero-pollution societies. For example, the EU has included the European Green Deal as one of six priorities7 and has recently recognized the challenges of the Environment Action Programme and the ambition for zero pollution.8 The United States has also introduced legislation known as the Inflation Reduction Act, pledging over $350 billion dollars of investment over the next 10 years to reduce emissions.9 The recent publication of the pharmaceutical strategy for Europe makes clear reference to the ambitions articulated in the EU Green Deal and outlines specific initiatives to embed environmental sustainability in legislative instruments relevant to the Pharma Industry.10 But where are the challenges and opportunities in small molecule APIs? APIs are manufactured through multi-stage, often complex synthetic processes. These processes involve a wide variety of chemical reactions that are necessary to ‘build’ the API. Chemical reactions are energetic processes bound by the physical laws of thermodynamics. To put it plainly, the reactants must be reactive, otherwise they may not react in a beneficial manner. Substances that are highly reactive or have the potential to be highly reactive under specific conditions will invariably be classed as highly hazardous due to their inherent physical and chemical properties. Hazardous chemicals may be toxic, bioaccumulative, persistent and mobile in the environment and are controlled under legislation to protect people and the environment. However, synthetic organic chemistry, the scientific discipline employed to build ‘small molecule drugs’, often requires the use of hazardous chemicals and solvents. The distinction here between Hazard and Risk is particularly relevant, because when appropriate controls, safety measures and fail-safes are ‘designed-in’ to a process, even the most Hazardous materials can pose minimal Risk to the environment or to the people operating the process. In process development, we follow what has become known as the ‘waste hierarchy’ approach: prevention, reduction, recycling, recovery and as a last resort, disposal. The preference is for prevention, or avoidance of the use of a particular material. But sometimes, this is not possible. Currently, we depend on oil-derived compounds to produce many of our solvents and starting materials. This is likely to be the case for the foreseeable future, so we must endeavour to reduce and recycle these precious materials where possible, while we invest in research to develop alternatives. Resource efficiency is a cornerstone of chemical process development, and we make sure that our processes are as ‘mass efficient’ as possible. To measure this, we use a metric known as process mass intensity (PMI). This number is the sum of the masses (kilogram) of all the materials required in a chemical process to produce 1 kg of desired API; by applying this metric, we strive to minimize the amount of waste that we generate per kilogram of API produced. Despite its simplicity, there is a welcome correlation between reduction in PMI and carbon footprint reduction. As process chemists, we can realize reductions in waste in several ways. By simplifying the synthesis of the API through reducing the number of chemical steps/transformations, we can minimize the amount of solvent and reagents (and therefore raw materials) we use to run our chemical reactions. This can increase the chemical yields and throughput of our processes to develop more efficient work-up and isolation, reducing the number of unit operations required as well as the volumes of solvent used. LCA data for the production of oral solid dose drugs have shown us many times that API production is the largest contributor to the carbon footprint. The large footprint for API production is largely down to the ‘single use’ and incineration of solvents. Therefore, one way to reduce waste and environmental impact significantly is to use the same solvent multiple times, that is, solvent recycling. Solvent recycling and reuse is an area of much untapped potential in API production. It has been an industry-standard approach in pharmaceuticals, to incinerate the bulk of the waste produced in chemical processes, although there are many exceptions where solvent recycling is carried out for certain stages of API processes. Accepting concerns for the potential toxicity of the waste streams, part of the reason for this practice was that, historically, as well as there being much less focus on the circularity of chemical processes, the technology required to separate complex waste streams was also underdeveloped. However, with more sophisticated separation science, together with the application of computational modelling, the isolation of high purity solvent suitable for reuse is now a possibility for relatively complex mixtures, providing safe, economic and environmentally viable access to more circular chemical processes. To this end, it is enabling us to ‘bake-in’ simplified recovery of materials by ‘beginning with the waste in mind’. For example, where possible, reactions should use a single organic solvent, with post-reaction operations (e.g., work-up and isolation) also using only this solvent plus another immiscible solvent—water being the most common—thus enabling more straightforward recycling and reuse. With appropriate testing and controls in place, widespread solvent recycling in API production processes has the potential to dramatically reduce the carbon footprint of API production. As an industry, we need a collective change of mindset to a point where we no longer refer to waste solvent but speak instead of used solvent, highlighting the inherent societal value of the material and its potential for reuse. Even in cases where the quality of solvent recovered is not appropriate for the production of medicines, the solvent could find use beyond the pharmaceutical industry. The use of certain bio-renewable solvents, generated from agricultural waste products, could also lead to low carbon, or even carbon-negative API production processes. Apart from solvent recycling, what else could be recycled? It may not be apparent to the reader, but the pharmaceutical industry often employs significant quantities of precious metals, for example, palladium, rhodium and ruthenium as catalysts to carry out our chemical reactions. One way to consider these catalysts is that they facilitate reactions; they are ‘breakers’ of weaker chemical bonds in the starting materials and ‘formers’ of materials with stronger bonds in the products. T

• openalex https://doi.org/10.1111/bcp.16279first seen 2026-08-02 18:25:09