Blockchain e Machine Learning para Proteger Cadeias de Suprimentos Farmacêuticos

Por muitos anos, empresas farmacêuticas lutaram para rastrear produtos através da cadeia de suprimentos. Essa falha facilitou a entrada de medicamentos falsificados no mercado.

Para combater o problema, um novo sistema de rastreamento e rastreabilidade de medicamentos é necessário. Pesquisadores acreditam que o blockchain pode fornecer a base tecnológica para tal sistema, pois pode rastrear medicamentos legítimos e ajudar a prevenir a circulação de falsificados.

A Organização Mundial da Saúde define medicamentos falsificados como aqueles "fabricados fraudulentamente, rotulados incorretamente, de baixa qualidade, ocultando detalhes da fonte ou identidade, e não seguindo o padrão definido."

Embora tais medicamentos possam incluir alguns ingredientes genuínos, também podem conter ingredientes tóxicos no nível de produção. Se consumidos, podem causar sérios problemas de saúde.

Às vezes, fabricantes de medicamentos falsificados usam logotipos de empresas respeitáveis para colocar seus produtos no mercado. Embora seja um problema mundial, essa prática afeta desproporcionalmente países em desenvolvimento.

Medicamentos falsificados são distribuídos por uma rede altamente complexa, dificultando sua detecção e remoção. Para prevenir sua distribuição, é necessário um sistema que rastreie a entrega de medicamentos em cada etapa. O blockchain é a mais recente inovação que promete atingir este objetivo.

O blockchain foi originalmente criado para servir como registro de transações do Bitcoin. Ele fornece um livro-razão distribuído para armazenamento de registros de dados, organizados em múltiplos "blocos". Os dados coletados incluem hora, data, preço e participantes envolvidos em cada transação. Quando um bloco muda, todas as peças são atualizadas, garantindo informações atualizadas para cada transação.

Aplicado à cadeia de suprimentos farmacêutica, o blockchain oferece um livro-razão eletrônico pelo qual todos na rede podem ver e validar informações.

Para criar um sistema seguro de gestão da cadeia de suprimentos de medicamentos, designers propuseram o uso de blockchain com Hyperledger Fabric. Este software é capaz de monitorar e rastrear todas as partes do processo de entrega de medicamentos. Pode configurar múltiplos bancos de dados de estado mundial para manter um conjunto de valores atuais. Aplicado ao mundo farmacêutico, permite que medicamentos sejam rastreados com precisão independentemente de onde estejam no mundo.

Para combater medicamentos falsificados, pesquisadores propuseram um sistema de gestão e recomendação da cadeia de suprimentos de medicamentos baseado em blockchain e machine learning (DSCMR). É importante distinguir estes dois componentes complementares — no sistema de gestão de medicamentos, usuários podem rastrear o medicamento em cada etapa, fazer pedidos, atualizar pedidos e mais, enquanto o sistema de recomendação identifica o melhor medicamento para clientes farmacêuticos através de módulos baseados em N-gram e LightGBM de machine learning.

Com o sistema de gestão da cadeia de suprimentos de medicamentos, usuários podem realizar transações como verificar informações do medicamento, rastrear e traçar pedidos, e atualizar registros. Usuários podem incluir pacientes, médicos, fabricantes, distribuidores, farmácias e hospitais. Dados relacionados a vários usuários são armazenados dentro do blockchain.

Cada usuário recebe uma aplicação web para realizar transações e comunicar-se com a rede blockchain, além de rastrear o status de entrega. Para garantir segurança em toda a cadeia farmacêutica, todos os usuários devem receber permissão para verificar detalhes completos dos medicamentos. Eles usam a aplicação cliente para logar e realizar suas transações.

Para submeter uma proposta de transação, usuários devem fazer uma solicitação usando suas credenciais. Se considerada válida, a solicitação é enviada aos nós pares no sistema para revisão e aprovação. Estes nós examinam a proposta e concedem aprovação se atender aos critérios do smart contract. Também validam os resultados das transações e os registram no livro-razão. Uma vez concluída esta ação, o livro-razão atualiza todos os dados para todos verem.

Para o sistema de recomendação de medicamentos, um dataset público de avaliações baseado em reviews de usuários de medicamentos foi criado para treinar o sistema e prever os medicamentos mais eficazes disponíveis na indústria. Dados de avaliação incluem informações sobre efeitos colaterais, benefícios e comentários de clientes recebidos na aplicação cliente mencionada anteriormente.

O sistema de recomendação também consegue se auto-treinar através do modelo N-gram, reconhecendo novas avaliações e atualizando os resultados conforme necessário.

O uso de smart contracts limita o número de indivíduos envolvidos em uma transação. Um smart contract fornece às partes um meio de trocar informações, propriedade ou até dinheiro sem uso de agente ou corretor terceirizado. Tipicamente, consiste em linhas de código de computador que reforçam o acordo.

Na rede proposta, Java e Node.js foram usados para escrever smart contracts. Eles são armazenados no livro-razão distribuído do blockchain, protegidos contra adulteração ou possível exclusão.

Várias conclusões emergiram do teste do sistema DSCMR baseado em machine learning. No sistema de gestão de medicamentos, a aplicação cliente pode comunicar-se efetivamente com o blockchain. Uma vez validada a identidade do usuário pelos nós pares, eles podem iniciar transações. Fabricantes podem adicionar, atualizar ou excluir detalhes de medicamentos no blockchain. Outros participantes como médicos, hospitais e farmácias podem visualizar esses registros e fazer alterações e atualizações nas informações dos medicamentos conforme necessário.

O servidor REST composer auxilia na comunicação entre a aplicação cliente e o blockchain. Quaisquer solicitações para validar transações são enviadas pelo servidor, então armazenadas no blockchain.

Quanto ao sistema de recomendação de medicamentos, quatro condições foram testadas: acne, pressão alta, ansiedade e dependência de álcool. Usando a aplicação cliente, o sistema funcionou para sugerir com precisão o melhor medicamento para clientes de forma segura e transparente. Pacientes também podiam rastrear a fonte do medicamento para determinar se era real ou falso.

O sistema DSCMR oferece quatro vantagens principais no combate à falsificação de medicamentos:

• Pode recomendar o medicamento mais bem avaliado e melhor para clientes.
• Permite que pacientes acessem o sistema diretamente através de uma aplicação cliente, e clientes farmacêuticos como médicos usando suas credenciais.
• Pode fornecer aos clientes uma experiência segura e transparente.
• Pacientes podem verificar toda a fonte do seu medicamento escaneando um código de barras.

Sejam médicos, farmacêuticos, hospitais ou fabricantes, todos os envolvidos na cadeia poderão rastrear o medicamento relevante ao longo da cadeia de suprimentos. Isso ajuda a prevenir a entrada de medicamentos falsos na cadeia e reduz o problema de medicamentos falsificados.

Daniel Browning é coordenador de desenvolvimento de negócios na Do Supply Inc.