Blockchain & Machine Learning Inzetten om Farmaceutische Supply Chains Te Beveiligen

Het Probleem van Nepmedicijnen

Al jaren worstelen farmaceutische bedrijven met het traceren van producten door de supply chain. Dit tekortmaat maakt het voor vervalsers makkelijk om nepmedicijnen op de markt te brengen.

Om het probleem te bestrijden, is een nieuw systeem voor het traceren en volgen van medicijnen nodig. Onderzoekers geloven dat blockchain de technologische basis kan bieden voor zo'n systeem, omdat het legitieme medicijnen kan traceren en helpen de circulatie van nepmedicijnen te voorkomen.

Nepmedicijnen worden door de World Health Organization gedefinieerd als diegene die "frauduleus geproduceerd, verkeerd gelabeld, [van] lage kwaliteit, de bronverwijzing of identiteit verbergen, en [niet volgen] de gedefinieerde standaard."

Hoewel dergelijke medicijnen enkele echte ingrediënten kunnen bevatten, kunnen ze ook giftige ingrediënten op productieniveau bevatten. Bij consumptie kunnen ze ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken.

Soms gebruiken de makers van nepmedicijnen de logo's van gerenommeerde bedrijven om hun producten op de markt te krijgen. Hoewel een wereldwijd probleem, treft deze praktijk ontwikkelingslanden disproportioneel.

Nepmedicijnen worden verdeeld door een hoogst complex netwerk, wat ze moeilijk te detecteren en te verwijderen maakt. Om hun distributie te voorkomen, is een systeem nodig dat levering van medicijnen op elke stap kan traceren en volgen. Blockchain is de nieuwste innovatie die belooft dit doel te bereiken.

Hoe Blockchain Werkt

Blockchain werd oorspronkelijk gemaakt om te dienen als transactielog voor Bitcoin. Het biedt een gedistribueerd grootboek voor de opslag van datarecords, gerangschikt in meerdere "blokken". De verzamelde data omvat de tijd, datum, prijs en de betrokken partijen bij elke transactie. Wanneer één blok verandert, updaten alle stukken dienovereenkomstig, wat up-to-date informatie voor elke transactie garandeert.

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

Vorgesteld Systeem: Blockchain met Hyperledger Fabric

Om een veilig farmaceutisch supply-chain-managementsysteem te creëren, hebben ontwerpers voorgesteld blockchain met Hyperledger Fabric te gebruiken. Deze software is in staat om alle delen van het medicijnleveringsproces te monitoren en te traceren. Het kan meerdere world state databases configureren om een set huidige waarden te onderhouden. Toegepast op de farmaceutische wereld, stelt het medicijnen in staat om nauwkeurig getraceerd te worden, ongeacht waar ze in de wereld zijn.

DSCMR-systeem: Blockchain en Machine Learning

Om nepmedicijnen te bestrijden, hebben onderzoekers een blockchain- en machine learning-gebaseerd drug supply-chain management en recommendation system (DSCMR) voorgesteld. Het is belangrijk om te onderscheiden tussen deze twee complementaire componenten — in het drug-managementsysteem kunnen gebruikers het medicijn op elke stap traceren, bestellingen plaatsen, bestellingen updaten, en meer, terwijl het recommender-systeem het beste medicijn voor farmaceutische klanten identificeert door het gebruik van N-gram en LightGBM machine learning-gebaseerde modules.

Drug Supply-Chain Management Systeem

Met het drug supply-chain management systeem kunnen gebruikers transacties uitvoeren zoals medicijninformatie controleren, orders traceren en volgen, en records updaten. Gebruikers kunnen patiënten, artsen, fabrikanten, distributeurs, apotheken en ziekenhuizen omvatten. Data gerelateerd aan verschillende gebruikers wordt opgeslagen in de blockchain, wat in deze afbeelding wordt gedemonstreerd.

Elke gebruiker krijgt een webapplicatie waarmee ze transacties kunnen uitvoeren en communiceren met het blockchain-netwerk, evenals de leverstatus traceren. Om beveiliging door de hele farmaceutische supply chain te garanderen, moeten alle gebruikers toestemming krijgen om de complete details van medicijnen te controleren. Ze gebruiken de clientapplicatie om in te loggen en hun respectievelijke transacties uit te voeren.

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

Drug Recommendation Systeem

Voor het drug-recommendation systeem werd een publieke review dataset gebaseerd op reviews van medicijngebruikers aangemaakt om het systeem te trainen en de meest effectieve medicijnen in de industrie te voorspellen. Reviewdata omvat informatie over bijwerkingen, voordelen en opmerkingen van klanten ontvangen in de eerder genoemde clientapplicatie.

Het recommender-systeem kan zichzelf ook trainen via het N-gram model, door nieuwe reviews te herkennen en de resultaten dienovereenkomstig bij te werken.

Slimme Contracten en Beveiliging

Het gebruik van slimme contracten beperkt het aantal betrokken individuen in een gegeven transactie. Een slim contract biedt partijen een middel om informatie, eigendom, of zelfs geld uit te wisselen zonder gebruik van een derde partij of broker. Typisch bestaat het uit regels computercode die de overeenkomst afdwingt.

In het voorgestelde netwerk werden Java en Node.JS gebruikt om slimme contracten te schrijven. Ze worden opgeslagen in het gedistribueerde grootboek van de blockchain, waar ze beschermd zijn tegen tampering of mogelijke verwijdering.

Testresultaten en Voordelen

Verscheidene conclusies kwamen naar voren uit het testen van het voorgestelde machine learning-gebaseerde DSCMR-systeem. In het drug-managementsysteem kan de clientapplicatie effectief communiceren met de blockchain. Eenmaal de identiteit van een gebruiker gevalideerd door de peer nodes, kunnen ze transacties starten. Fabricanten kunnen medicijndetails in de blockchain toevoegen, updaten of verwijderen. Andere deelnemers zoals artsen, ziekenhuizen en apotheken kunnen deze records bekijken en wijzigingen en updates aan medicijninformatie doorvoeren zoals nodig.

De REST server composer helpt bij communicatie tussen de clientapplicatie en blockchain. Elke verzoek om transacties te valideren wordt via de server gestuurd, dan opgeslagen in de blockchain.

Voor het drug-recommendation systeem werden vier condities getest: acne, hoge bloeddruk, angst, en alcoholverslaving. Met behulp van de clientapplicatie werkte het systeem om nauwkeurig het beste medicijn voor klanten voor te stellen op een veilige en transparante manier. Patiënten konden ook de bron van het medicijn traceren om te bepalen of het echt of nep was.

Het DSCMR-systeem biedt vier hoofdvoordelen in de strijd tegen medicijnvervalsing:

• Het kan de top-gerankte en beste medicijn aan klanten aanbevelen.
• Het stelt patiënten in staat om direct toegang te krijgen tot het systeem via een clientapplicatie, en farmaceutische klanten zoals artsen door hun credentials te gebruiken.
• Het kan klanten een veilige en transparante ervaring bieden.
• Patiënten kunnen de hele bron van hun medicijn controleren door een barcode te scannen.

Of het nu artsen, apothekers, ziekenhuizen of fabrikanten is, iedereen betrokken in de keten zal in staat zijn het relevante medicijn langs de supply chain te traceren. Dit helpt om de binnenkomst van nepmedicijnen in de keten te voorkomen, en vermindert het probleem van nepmedicijnen.

Daniel Browning is business development coordinator bij Do Supply Inc.