ライフサイクルアセスメントを伴う新規グリーンUPLC法によるファビピラビルおよびモルヌピラビルの医薬品および環境水サンプル中の測定

服用した薬がなぜ水中に残るのか

ファビピラビルやモルヌピラビルといった抗ウイルス薬はCOVID-19の治療で役立ちましたが、体内で働いた後に単に消えてしまうわけではありません。これらの薬は人や工場から下水や河川、上水へと流れ出ることがあります。本研究は、医薬品や実際の水サンプル中のこれら二種類の薬を迅速かつ高感度に、かつ環境負荷を抑えて追跡するために科学者らが開発した方法と、その方法自体の環境足跡を慎重に評価した経緯を説明します。

治療後も残る薬剤

ファビピラビルとモルヌピラビルはウイルスのゲノム複製を妨げることで作用し、COVID-19や他のウイルス性疾患の治療に併用されることがあります。これらは体内で完全に分解されないため、トイレや工場排水から広域の水系へと移行することがあります。低濃度であっても、こうした残留物は水生生物に害を及ぼしたり、飲料水へ再進入したり、ウイルスの耐性進化を促す可能性があります。しかし、複雑な水サンプル中で両薬を同時に測定できる分析法は少なく、環境面を考慮して設計されたものはさらに限られています。

より速く、環境負荷の小さい検査

研究者らは、汚れた水から目的分子を抽出する固相抽出と、高速分離技術であるウルトラパフォーマンス液体クロマトグラフィー（UPLC）を組み合わせた実験室ワークフローを開発しました。両薬が鋭く分離されたピークを5分未満で示すようにプロセスを最適化し、溶媒とエネルギーの使用を抑えました。アセトニトリルのような危険性の高い溶媒の代わりに、リン酸緩衝液を主体とした水含有混合溶媒と少量のメタノールが用いられました。その結果、製剤およびスパイクした水道水、河川水、製薬廃水のサンプルで、非常に低濃度のファビピラビルとモルヌピラビルを高精度かつ高再現性で検出できるコンパクトな検査法が得られました。

分析法自体の持続可能性を高める

研究チームは「溶媒量が少ない＝自動的にグリーン」という前提をおくのではなく、ワークフロー全体を環境の観点から詳細に評価しました。抽出ステップの溶媒量を減らす最適化、エタノールや水のようなよりグリーンな溶媒の検討、カートリッジやバイアルの再使用可能性の評価、ランタイム短縮による電力使用量の削減などを行いました。さらに、化学物質の危険性、廃棄物生成、実用性、革新性などを評価する複数のグリーンケミストリーツールでスコアリングを行いました。これらの評価は高い「グリーン度」、性能と持続可能性のバランスを示す良好な「ホワイト度」を示し、主な弱点は残る溶媒使用と廃棄物であることを明らかにしました。

原材料から廃棄までを追跡する

チェックリストを超えて評価するために、科学者らはライフサイクルアセスメントを実施し、溶媒や消耗品の生産、装置の電力消費、使用済みカートリッジや化学廃棄物の処分に至るまで環境影響を追跡しました。確立された環境指標を用いた結果、新手法は従来のアセトニトリルベースのHPLCと比較して、エネルギー要求量、有害廃棄物量、上流の溶媒影響を大幅に削減することが示されました。残る主な影響寄与は、抽出ステップで使用されるメタノールや酢酸エチルに起因するヒト毒性およびスモッグ形成物質の排出であり、将来的にはよりグリーンな抽出法や溶媒のリサイクルによる改善が望まれることを示しています。

水環境と公衆衛生への意味

研究チームが水道水、ナイル川、製薬廃水由来の実水サンプルを調べたところ、ファビピラビルとモルヌピラビルの濃度は検出限界以下であり、当該地点では直ちに懸念されるレベルは示されませんでした。ただし、同じ水に既知量をスパイクした試験では本法の高い信頼性が確認され、工場近傍や排出点など汚染が起こりやすい場所での日常的なモニタリングに適していることが示されました。簡潔に言えば、本研究は抗ウイルス薬残留物に対する感度の高い“早期警戒”検査を提供するとともに、その検査自体をより環境に優しくする方法を示しました。これは、出現する医薬品汚染物質を監視しつつ、不要に地球の化学物質およびエネルギー負荷を増やさないことを目指す研究室や規制当局にとって実用的な手本となります。

引用: Kelani, K.M., Elsherbiny, M.S., Eid, S.M. et al. Novel green UPLC method with life cycle assessment for determination of favipiravir and molnupiravir drugs and environmental water samples. Sci Rep 16, 11110 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41131-z

キーワード: 抗ウイルス薬残留物, 水質モニタリング, グリーン分析化学, UPLC 固相抽出, ライフサイクルアセスメント