Blockchain gebruiken om nepmedicijnen te bestrijden: Veiligheid en traceerbaarheid waarborgen

Farmaceutische bedrijven worstelen al jaren om hun producten door hun supply chains te tracken, wat het mogelijk maakt voor vervalste medicijnen de markt binnen te dringen.

Om dit probleem te tegengaan, is een nieuw systeem nodig om medicijnen te traceren en te tracken. Onderzoekers denken dat blockchain de technologische fundering kan bieden voor zo'n systeem, omdat het medicijnen met succes kan tracken en helpen de circulatie van nepte te voorkomen.

Voordat we duiken in hoe blockchain een oplossing kan worden, moeten we de bron van het probleem onderzoeken.

Nepmedicijnen

Nepmedicijnen worden gedefinieerd door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) als "medicijnen die frauduleus geproduceerd zijn, verkeerd gelabeld, met lage kwaliteit, de bronverdetails of identiteit verbergend en niet de gedefinieerde standaard volgend."

Terwijl deze medicijnen enige echte ingrediënten kunnen bevatten, kunnen ze ook giftige ingrediënten op productieniveau bevatten. Indien geconsumeerd, kunnen deze medicijnen ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken.

Soms gebruiken de fabrikanten van nepmedicijnen de logo's van gerenommeerde bedrijven om hun product de markt te laten binnendringen. Hoewel dit een wereldwijd probleem is, zijn ontwikkelingslanden disproportioneel beïnvloed door deze kwestie.

Nepmedicijnen worden verdeeld door een heel complex netwerk, wat ze moeilijk te detecteren en te verwijderen maakt. Om nepmedicijnen te voorkomen dat ze gedistribueerd worden, is een systeem nodig dat levering van medicijnen op elk stadium kan traceren en tracken. Blockchain is de nieuwste innovatie die de complexe supply chain kan hanteren en het product op elk stadium kan tracken.

Blockchain-toepassingen

Blockchain was ontworpen om de transactielog voor Bitcoin op te slaan. Het biedt een rijke ledger-software om datarecords op te slaan, welke transactielogboeken zijn gerangschikt in verschillende blokken. Een blockchain-systeem verzamelt data gerelateerd aan de tijd, datum, prijs, en betrokken partijen in elke transactie.

Wanneer één blok van informatie verandert, updaten alle stukken dienovereenkomstig, wat up-to-date informatie geeft voor elke transactie.

Toegepast op de farmaceutische supply chain, biedt blockchain een elektronisch grootboek waar iedereen in het netwerk transactie-informatie kan zien en valideren.

Om een veilig medicijn-supply chain-managementsysteem te creëren, werd het gebruik van blockchain met Hyperledger fabric voorgesteld. Deze ledger-software is in staat om alle delen van het medicijnleveringsproces te monitoren en te tracken. De Hyperledger fabric kan meerdere world state databases configureren om de set van huidige waarden te handhaven, en, toegepast op de farmaceutische wereld, stelt het medicijnen in staat om nauwkeurig getraceerd te worden ongeacht waar het in de wereld is.

Het DSCMR-systeem

Onderzoekers hebben een blockchain- en machine learning-gebaseerd medicijn-supply chain-management- en aanbevelingssysteem (DSCMR) voorgesteld om nepmedicijnen te bestrijden. Eerst moeten we onderscheiden tussen de twee complementaire componenten van dit systeem – het medicijn-voorzieningsmanagementsysteem en het aanbevelingssysteem.

In het medicijnbeheersysteem kunnen gebruikers het medicijn op elke stap tracken, orders plaatsen, orders updaten, en meer.

Het aanbevelingssysteem werkt om het beste medicijn aan te bevelen aan farmaceutische bedrijfsklanten door het gebruik van de N-gram en LightGBM machine learning-gebaseerde modules.

Het Medicijnbeheersysteem

Met het medicijn-supply chain-managementsysteem kunnen gebruikers verschillende transacties uitvoeren zoals medicijninformatie controleren, orders tracken en traceren, records updaten, etc.

De systeemgebruikers kunnen patiënten, dokters, fabrikanten, distributeurs, apotheken, ziekenhuizen, en meer omvatten. Data gerelateerd aan de diverse gebruikers worden opgeslagen binnen het blockchain-systeem.

Elke gebruiker wordt voorzien van een webapplicatie waar ze hun transactie kunnen uitvoeren en communiceren met het blockchain-netwerk, en elke gebruiker kan de status van medicijnlevering tracken. Verder moeten alle gebruikers toestemming ontvangen om de complete details van medicijnen te controleren. Ze zullen de clientapplicatie gebruiken om in te loggen en hun respectieve transacties uit te voeren. Dit werkt om de beveiligingsniveaus langs de farmaceutische supply chain te verhogen.

Om een transactievoorstel in te dienen, moeten gebruikers een verzoek indienen met hun credentials. Het verzoek, als geldig, wordt naar peer nodes in het systeem gestuurd om beoordeeld en goedgekeurd te worden. Deze peer nodes werken om het voorstel te onderzoeken en goedkeuring te geven als het geldig is en voldoet aan de smart contract-criteria. Ze werken ook om de resultaten van de transacties te valideren en ze in het grootboek te registreren. Eenmaal dit voltooid is, updatet het grootboek alle data voor iedereen om te zien.

De voorgestelde procedure kan hier gezien worden.

Het Medicijn Aanbevelingssysteem

Het medicijn aanbevelingssysteem, gecreëerd met zowel natural language processing als machine learning-technieken, werkt om het beste medicijn aan te bevelen aan farmaceutische bedrijfsklanten door het gebruik van de N-gram en LightGBM machine learning-gebaseerde modules.

Een publieke medicijnreview-dataset gebaseerd op de reviews van medicijngebruikers werd gebruikt om de modellen van dit systeem te trainen en de beste en meest effectieve medicijnen in de farmaceutische industrie te voorspellen. De reviewdata omvatten informatie over eventuele bijwerkingen, voordelen, en opmerkingen van klanten ontvangen in de eerder genoemde clientapplicatie.

Het aanbevelingssysteem is ook in staat om zichzelf te trainen via het N-gram model door nieuwe reviews te herkennen en de aanbevelingsresultaten dienovereenkomstig bij te werken. Dit wordt in deze figuur getoond.

Het gebruik van smart contracts is ook geïmplementeerd om het aantal betrokken individuen in een bepaalde transactie te beperken. Een smart contract heeft als doel de betrokken partijen een manier te bieden om informatie, eigendom, of zelfs geld uit te wisselen zonder het gebruik van een derde-partij agent of bemiddelaar. Het is typisch regels computercode die de overeenkomst afdwingt zonder een bemiddelaar te gebruiken. In het voorgestelde netwerk werden Java en Node.JS gebruikt om smart contracts te schrijven. Deze smart contracts worden opgeslagen in het gedistribueerde grootboek van het blockchain-netwerk, waar ze beschermd zijn tegen tampering of mogelijke verwijdering.

Experimentele Resultaten

Verschillende conclusies kwamen naar voren uit het testen van het voorgestelde machine learning-gebaseerde medicijn aanbevelings- en beheersysteem (DSCMR).

In het medicijnbeheersysteem kan de eerder genoemde clientapplicatie effectief communiceren met het blockchain-systeem. Eenmaal de identiteit van elke gebruiker gevalideerd is door de peer nodes, zijn ze in staat om transacties te starten. Zoals getoond in deze figuur, kunnen fabrikanten medicijndetails toevoegen, updaten, of verwijderen in het blockchain-netwerk. Andere deelnemers zoals dokters, ziekenhuizen, en apotheken kunnen deze records bekijken en wijzigingen en updates aanbrengen zoals nodig aan de medicijninformatie, zoals hier gezien.

De REST server composer helpt in de communicatie tussen de clientapplicatie en het blockchain-netwerk. Elke verzoeken om transacties te valideren worden door de server gestuurd, dan opgeslagen in het blockchain-netwerk. (Dit proces wordt hier gedemonstreerd.)

Wat betreft het medicijn aanbevelingssysteem, werden vier condities getest: acnee, hoge bloeddruk, angst en alcoholverslaving. Met behulp van de clientapplicatie, werkte het systeem om accuraat het beste medicijn aan te bevelen aan klanten op een veilige en transparante manier. Patiënten konden ook de medicijnbron tracken om te bepalen of het echt of nep is.

Over het gehele biedt het systeem vier hoofddelen in het bestrijden van medicijnvervalsing. Ten eerste, kan het DSCMR-systeem met succes de top-gerankte en beste medicijnen aanbevelen aan de klanten van het systeem. Ten tweede, het stelt patiënten in staat om het systeem direct te benaderen via een clientapplicatie, en farmaceutische klanten zoals dokters kunnen het systeem benaderen met hun credentials. Ten derde, kan het DSCMR-systeem klanten een veilige en transparante ervaring bieden.

Ten slotte, door het DSCMR-systeem, zijn patiënten in staat om de bron van hun medicijn te controleren door een barcode te scannen, waaraan het systeem de gehele bron van het medicijn zal leveren.

Of het nu dokters, apothekers, ziekenhuizen, of fabrikanten is, iedereen betrokken in de keten zal in staat zijn het relevante medicijn langs de supply chain te tracken. Dit helpt voorkomen dat iemand nepmedicijnen in de keten brengt, hopelijk het probleem van nepmedicijnen reducerend.

Daniel Browning is business development coordinator bij Do Supply Inc.