Blockchain gegen gefälschte Medikamente: Sicherheit und Rückverfolgbarkeit gewährleisten

Pharmazeutische Unternehmen kämpfen seit Jahren damit, ihre Produkte entlang ihrer Lieferketten zu verfolgen, was es Fälschern ermöglicht, gefälschte Medikamente in den Markt einzuschleusen.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist ein neues System zur Rückverfolgung und Verfolgung von Medikamenten nötig. Forscher glauben, dass Blockchain die technologische Grundlage für ein solches System bieten könnte, da es Medikamente erfolgreich verfolgen und die Zirkulation gefälschter verhindern kann.

Bevor wir eintauchen, wie Blockchain zur Lösung werden könnte, müssen wir die Quelle des Problems untersuchen.

Gefälschte Medikamente

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definiert gefälschte Medikamente als „Arzneimittel, die betrügerisch hergestellt, falsch etikettiert, mit geringer Qualität, die Quellenangabe oder Identität verschleiern und den definierten Standard nicht einhalten“.

Während diese Medikamente einige echte Inhaltsstoffe enthalten können, können sie auch auf Produktionsebene toxische Inhaltsstoffe enthalten. Werden sie konsumiert, können sie schwere Gesundheitsprobleme verursachen.

Manchmal nutzen Hersteller gefälschter Medikamente die Logos renommierter Unternehmen, um ihr Produkt in den Markt zu bringen. Obwohl dies ein weltweites Problem ist, sind Entwicklungsländer überproportional betroffen.

Gefälschte Medikamente werden über ein sehr komplexes Netzwerk verteilt, was sie schwer zu erkennen und zu entfernen macht. Um gefälschte Medikamente am Vertrieb zu hindern, wird ein System benötigt, das die Medikamentenlieferung in jeder Phase verfolgen und nachverfolgen kann. Blockchain ist die neueste Innovation, die die komplexe Lieferkette bewältigen und das Produkt in jeder Phase tracken kann.

Blockchain-Anwendungen

Blockchain wurde entwickelt, um das Transaktionslog für Bitcoin zu speichern. Es bietet eine reichhaltige Ledger-Software zur Speicherung von Datensätzen, die Transaktionslogs sind, die in mehreren Blöcken angeordnet sind. Ein Blockchain-System sammelt Daten zu Zeit, Datum, Preis und beteiligten Parteien jeder Transaktion.

Wenn ein Block von Informationen sich ändert, aktualisieren sich alle Teile entsprechend, was aktuelle Informationen für jede Transaktion liefert.

Auf die pharmazeutische Lieferkette angewendet, bietet Blockchain ein elektronisches Ledger, in dem jeder im Netzwerk Transaktionsinformationen sehen und validieren kann.

Um ein sicheres Drug Supply Chain Management System zu schaffen, wurde der Einsatz von Blockchain mit Hyperledger Fabric vorgeschlagen. Diese Ledger-Software ist in der Lage, alle Teile des Medikamentenlieferprozesses zu überwachen und zu tracken. Hyperledger Fabric kann mehrere World State Databases konfigurieren, um den Satz aktueller Werte zu halten, und angewendet auf die pharmazeutische Welt ermöglicht es, Medikamente präzise zu verfolgen, egal wo sie sich auf der Welt befinden.

Das DSCMR-System

Forscher haben ein blockchain- und maschinelles-lernbasiertes Drug Supply Chain Management and Recommendation System (DSCMR) vorgeschlagen, um gefälschte Medikamente zu bekämpfen. Zuerst müssen wir zwischen den zwei komplementären Komponenten dieses Systems unterscheiden – dem Drug Supply Management System und dem Recommendation System.

Im Drug Management System können Nutzer das Medikament in jedem Schritt verfolgen, Bestellungen aufgeben, Bestellungen aktualisieren und mehr.

Das Recommendation System arbeitet daran, das beste Medikament für Pharma-Unternehmenskunden durch den Einsatz der Ngram- und LightGBM-Maschinell-Lern-basierten Module zu empfehlen.

Das Drug Management System

Mit dem Drug Supply Chain Management System können Nutzer verschiedene Transaktionen durchführen: Medikamenteninformationen prüfen, Bestellungen verfolgen und nachverfolgen, Datensätze aktualisieren etc.

Die Systemnutzer können Patienten, Ärzte, Hersteller, Distributoren, Apotheken, Krankenhäuser und mehr umfassen. Daten zu den verschiedenen Nutzern werden im Blockchain-System gespeichert.

Jedem Nutzer wird eine Web-Applikation bereitgestellt, in der sie ihre Transaktionen durchführen und mit dem Blockchain-Netzwerk kommunizieren können, und jeder Nutzer kann den Status der Medikamentenlieferung verfolgen. Darüber hinaus müssen alle Nutzer die Berechtigung erhalten, die vollständigen Details der Medikamente zu prüfen. Sie werden die Client-Applikation nutzen, um sich einzuloggen und ihre jeweiligen Transaktionen durchzuführen. Dies erhöht die Sicherheitslevel entlang der pharmazeutischen Lieferkette.

Um einen Transaktionsvorschlag einzureichen, müssen Nutzer eine Anfrage mit ihren Credentials einreichen. Die Anfrage, wenn valide, wird an Peer-Nodes im System gesendet, um geprüft und genehmigt zu werden. Diese Peer-Nodes arbeiten daran, den Vorschlag zu untersuchen und Genehmigung zu erteilen, wenn er valide ist und die Smart-Contract-Kriterien erfüllt. Sie arbeiten auch daran, die Ergebnisse der Transaktionen zu validieren und sie im Ledger zu protokollieren. Sobald dies abgeschlossen ist, aktualisiert das Ledger alle Daten für alle sichtbar.

Das vorgeschlagene Verfahren ist hier zu sehen.

Das Drug Recommendation System

Das Drug Recommendation System, das mit Natural Language Processing und Machine Learning Techniken erstellt wurde, arbeitet daran, das beste Medikament für Pharma-Unternehmenskunden durch den Einsatz der Ngram- und LightGBM-Maschinell-Lern-basierten Module zu empfehlen.

Ein öffentliches Drug-Review-Datenset basierend auf Bewertungen von Medikamentennutzern wurde verwendet, um die Modelle dieses Systems zu trainieren und die besten und effektivsten Medikamente in der Pharmaindustrie vorherzusagen. Die Review-Daten enthalten Informationen zu Nebenwirkungen, Vorteilen und Kommentaren von Kunden, die in der zuvor erwähnten Client-Applikation empfangen wurden.

Das Recommendation System ist auch in der Lage, sich selbst durch das N-Gramm-Modell zu trainieren, indem es neue Reviews erkennt und die Empfehlungsergebnisse entsprechend aktualisiert. Dies ist in dieser Abbildung dargestellt.

Der Einsatz von Smart Contracts wird ebenfalls implementiert, um die Anzahl der an einer bestimmten Transaktion beteiligten Personen zu begrenzen. Ein Smart Contract zielt darauf ab, den beteiligten Parteien einen Weg zu bieten, Informationen, Eigentum oder sogar Geld ohne Drittanbieter-Agenten oder Broker auszutauschen. Es handelt sich typischerweise um Zeilen Computercode, die die Vereinbarung ohne Mittelsmann durchsetzen. Im vorgeschlagenen Netzwerk wurden Java und Node.js verwendet, um Smart Contracts zu schreiben. Diese Smart Contracts werden im verteilten Ledger des Blockchain-Netzwerks gespeichert, wo sie vor Manipulation oder möglicher Löschung geschützt sind.

Experimentelle Ergebnisse

Aus dem Test des vorgeschlagenen maschinell-lernbasierten Drug Recommendation and Management (DSCMR) Systems ergaben sich mehrere Schlussfolgerungen.

Im Drug Management System kann die erwähnte Client-Applikation effektiv mit dem Blockchain-System kommunizieren. Sobald die Identität jedes Nutzers von den Peer-Nodes validiert wurde, können sie Transaktionen starten. Wie in dieser Abbildung gezeigt, können Hersteller Medikamentendetails im Blockchain-Netzwerk hinzufügen, aktualisieren oder löschen. Andere Teilnehmer wie Ärzte, Krankenhäuser und Apotheken können diese Datensätze einsehen und Änderungen und Aktualisierungen an den Medikamenteninformationen vornehmen, wie hier zu sehen.

Der REST Server Composer unterstützt die Kommunikation zwischen der Client-Applikation und dem Blockchain-Netzwerk. Jede Anfrage zur Validierung von Transaktionen wird durch den Server gesendet und dann im Blockchain-Netzwerk gespeichert. (Dieser Prozess wird hier demonstriert.)

Was das Drug Recommendation System betrifft, wurden vier Bedingungen getestet: Akne, Bluthochdruck, Angststörung und Alkoholabhängigkeit. Mit der Client-Applikation arbeitete das System daran, den Kunden präzise das beste Medikament auf sichere und transparente Weise vorzuschlagen. Patienten konnten auch die Medikamentenquelle verfolgen, um zu bestimmen, ob es echt oder gefälscht ist.

Insgesamt bietet das System vier Hauptvorteile bei der Bekämpfung von Medikamentenfälschungen. Erstens kann das DSCMR System erfolgreich die top-bewerteten und besten Medikamente an die Kunden des Systems empfehlen. Zweitens ermöglicht es Patienten, direkt über eine Client-Applikation auf das System zuzugreifen, und pharmazeutische Kunden wie Ärzte können das System mit ihren Credentials nutzen. Drittens bietet das DSCMR System Kunden ein sicheres und transparentes Erlebnis.

Schließlich können Patienten über das DSCMR System die Quelle ihres Medikaments durch Scannen eines Barcodes prüfen, woraufhin das System die gesamte Quelle des Medikaments bereitstellt.

Ob Ärzte, Apotheker, Krankenhäuser oder Hersteller – alle Beteiligten in der Kette werden in der Lage sein, das relevante Medikament entlang der Lieferkette zu verfolgen. Dies verhindert, dass jemand gefälschte Medikamente in die Kette einschleust, und hoffentlich das Problem gefälschter Medikamente reduziert.

Daniel Browning ist Business Development Coordinator bei Do Supply Inc.