Blockchain y Machine Learning para asegurar la cadena de suministro farmacéutica

Durante muchos años, las empresas farmacéuticas han luchado por rastrear productos a través de la cadena de suministro. Este inconveniente ha facilitado que los falsificadores introduzcan medicamentos falsos en el mercado.

Para contrarrestar el problema, se necesita un nuevo sistema para rastrear y trazar medicamentos. Los investigadores creen que blockchain puede proporcionar la base tecnológica para tal sistema, porque puede rastrear medicamentos legítimos y ayudar a prevenir la circulación de falsificados.

La Organización Mundial de la Salud define los medicamentos falsificados como aquellos que "se fabrican fraudulentamente, se etiquetan incorrectamente, [son de] baja calidad, ocultan el detalle del origen o la identidad, y [no siguen] el estándar definido".

Si bien tales medicamentos pueden incluir algunos ingredientes genuinos, también pueden contener ingredientes tóxicos en el nivel de producción. Si se consumen, pueden causar graves problemas de salud.

A veces, los fabricantes de medicamentos falsificados usan los logotipos de empresas de renombre para introducir sus productos en el mercado. Aunque es un problema mundial, esta práctica afecta desproporcionadamente a los países en desarrollo.

Los medicamentos falsificados se distribuyen a través de una red altamente compleja, lo que dificulta su detección y eliminación. Para prevenir su distribución, se necesita un sistema que pueda rastrear y trazar la entrega de medicamentos en cada etapa. Blockchain es la última innovación que promete lograr este objetivo.

Cómo funciona Blockchain

Blockchain se creó originalmente para servir como registro de transacciones de Bitcoin. Proporciona un libro mayor distribuido para el almacenamiento de registros de datos, organizados en múltiples "bloques". Los datos recopilados incluyen la hora, fecha, precio y participantes involucrados en cada transacción. Cuando un bloque cambia, todas las piezas se actualizan en consecuencia, asegurando información actualizada para cada transacción.

Cuando se aplica a la cadena de suministro farmacéutica, blockchain ofrece un libro mayor electrónico mediante el cual todos en la red pueden ver y validar información.

Sistema de gestión de cadena de suministro de medicamentos basado en Blockchain y Machine Learning

Para crear un sistema seguro de gestión de la cadena de suministro de medicamentos, los diseñadores propusieron el uso de blockchain con Hyperledger Fabric. Este software es capaz de monitorear y rastrear todas las partes del proceso de entrega de medicamentos. Puede configurar múltiples bases de datos de estado mundial para mantener un conjunto de valores actuales. Cuando se aplica al mundo farmacéutico, permite que los medicamentos sean rastreados con precisión independientemente de dónde estén en el mundo.

Para combatir los medicamentos falsificados, los investigadores han propuesto un sistema de gestión y recomendación de la cadena de suministro de medicamentos (DSCMR) basado en blockchain y machine learning. Es importante distinguir entre estos dos componentes complementarios: en el sistema de gestión de medicamentos, los usuarios pueden rastrear el medicamento en cada paso, hacer pedidos, actualizar pedidos y más, mientras que el sistema de recomendación identifica el mejor medicamento para clientes farmacéuticos mediante el uso de módulos de machine learning basados en N-gram y LightGBM.

Sistema de gestión de la cadena de suministro de medicamentos

Con el sistema de gestión, los usuarios pueden realizar transacciones como consultar información de medicamentos, rastrear y trazar pedidos, y actualizar registros. Los usuarios pueden incluir pacientes, médicos, fabricantes, distribuidores, farmacias y hospitales. Los datos relacionados con varios usuarios se almacenan dentro del blockchain.

Cada usuario dispone de una aplicación web para realizar transacciones y comunicarse con la red blockchain, así como rastrear el estado de la entrega. Para garantizar la seguridad en toda la cadena de suministro farmacéutica, todos los usuarios deben recibir permiso para consultar los detalles completos de los medicamentos. Usan la aplicación cliente para iniciar sesión y realizar sus respectivas transacciones.

Para enviar una propuesta de transacción, los usuarios deben hacer una solicitud usando sus credenciales. Si se considera válida, la solicitud se envía a nodos pares en el sistema para ser revisada y aprobada. Estos nodos examinan la propuesta y otorgan aprobación si cumple con los criterios del contrato inteligente. También validan los resultados de las transacciones y los registran en el libro mayor. Una vez completada esta acción, el libro mayor actualiza todos los datos para que todos los vean.

Sistema de recomendación de medicamentos

Para el sistema de recomendación, se creó un conjunto de datos de reseñas públicas basado en reseñas de usuarios de medicamentos para entrenar el sistema y predecir los medicamentos más efectivos disponibles en la industria. Los datos de reseñas incluyen información sobre efectos secundarios, beneficios y comentarios de clientes recibidos en la aplicación cliente mencionada anteriormente.

El sistema de recomendación también puede auto-entrenarse a través del modelo N-gram, reconociendo nuevas reseñas y actualizando los resultados en consecuencia.

Contratos inteligentes y seguridad

El uso de contratos inteligentes limita el número de personas involucradas en una transacción dada. Un contrato inteligente proporciona a las partes un medio para intercambiar información, propiedad o incluso dinero sin el uso de un agente o corredor tercero. Típicamente, consiste en líneas de código informático que hacen cumplir el acuerdo.

En la red propuesta, Java y Node.js se usaron para escribir contratos inteligentes. Estos se almacenan en el libro mayor distribuido del blockchain, donde están protegidos contra manipulación o posible eliminación.

Resultados y ventajas del sistema DSCMR

De las pruebas del sistema DSCMR propuesto basado en machine learning surgieron varias conclusiones. En el sistema de gestión de medicamentos, la aplicación cliente mencionada puede comunicarse con el blockchain efectivamente. Una vez validada la identidad del usuario por los nodos pares, pueden iniciar transacciones. Los fabricantes pueden agregar, actualizar o eliminar detalles de medicamentos en el blockchain. Otros participantes como médicos, hospitales y farmacias pueden ver estos registros y hacer cambios y actualizaciones a la información del medicamento según sea necesario.

El servidor REST composer ayuda en la comunicación entre la aplicación cliente y el blockchain. Cualquier solicitud para validar transacciones se envía a través del servidor, luego se almacena en el blockchain.

En cuanto al sistema de recomendación de medicamentos, se probaron cuatro condiciones: acné, presión arterial alta, ansiedad y dependencia al alcohol. Usando la aplicación cliente, el sistema funcionó para sugerir con precisión el mejor medicamento para los clientes de manera segura y transparente. Los pacientes también podían rastrear el origen del medicamento para determinar si era real o falso.

El sistema DSCMR ofrece cuatro ventajas principales en la lucha contra la falsificación de medicamentos:

• Puede recomendar el medicamento mejor valorado y más efectivo a los clientes.
• Permite a los pacientes acceder al sistema directamente a través de una aplicación cliente, y a clientes farmacéuticos como médicos usando sus credenciales.
• Puede proporcionar a los clientes una experiencia segura y transparente.
• Los pacientes pueden verificar el origen completo de su medicamento escaneando un código de barras.

Ya sean médicos, farmacéuticos, hospitales o fabricantes, todos los involucrados en la cadena podrán rastrear el medicamento relevante a lo largo de la cadena de suministro. Esto ayuda a prevenir la entrada de medicamentos falsos en la cadena y reduce el problema de los medicamentos falsificados.

Daniel Browning es coordinador de desarrollo de negocio en Do Supply Inc.