Bagaimana bisa breathalyzer mengukur kadar alkohol dalam darah seseorang,
bahkan selang berjam-jam setelah mabuk, dari hembusan napasnya saja?
Hembusan napas mengandung sejumlah jejak
dari ratusan bahkan ribuan senyawa organik yang mudah menguap,
yakni molekul-molekul kecil dan ringan yang dapat bergerak bebas seperti gas.
Salah satunya ialah etanol, yang memasuki tubuh saat mengonsumsi minuman beralkohol.
Molekul ini bergerak melalui aliran darah menuju kantung udara kecil pada paru-paru,
kemudian dilepaskan dalam hembusan napas dengan konsentrasi 2.000 kali lebih rendah
secara rata-rata, dibandingkan di darah.
Jika seseorang menghembuskan napas ke breathalyzer,
etanol pada napasnya akan menuju bejana reaksi.
Molekul ini akan diubah menjadi molekul lain, yakni asam asetat,
dalam suatu reaktor khusus yang dapat menghasilkan arus listrik saat bereaksi.
Nilai arus yang dihasilkan mengindikasikan kadar etanol
pada sampel udara, sekaligus dalam darah orang tersebut.
Selain senyawa organik volatil, seperti etanol tadi,
yang masuk ke tubuh dari makanan serta minuman,
proses biokimia pada sel-sel kita juga menghasilkan senyawa volatil lainnya.
Jika sesuatu mengganggu proses ini, katakanlah suatu penyakit,
kumpulan senyawa organik volatil pada hembusan napas kita
juga dapat berubah.
Maka, dapatkah kita mendeteksi penyakit dengan menganalisis hembusan napas,
tanpa menggunakan alat diagnosa yang lebih invasif
seperti biopsi, uji darah, dan penggunaan radiasi?
Secara teoritis, bisa saja,
namun, pengujian penyakit jauh lebih rumit daripada uji kadar alkohol.
Untuk mengidentifikasi penyakit,
peneliti harus mendeteksi puluhan senyawa sekaligus dari hembusan napas.
Suatu penyakit bisa menyebabkan sebagian senyawa tertentu
meningkat atau menurun konsentrasinya, sedangkan senyawa lain tidak berubah.
Profil senyawa ini kemungkinan berbeda-beda untuk setiap penyakit,
dan bahkan dapat bervariasi tergantung tingkat keparahan suatu penyakit.
Misalnya, kanker adalah kandidat yang paling banyak diteliti
untuk didiagnosis melalui analisis hembusan napas.
Salah satu perubahan biokimia yang disebabkan oleh tumor
ialah peningkatan yang besar pada proses produksi energi
yang disebut glikolisis.
Efek ini dikenal dengan Warburg Effect.
Peningkatan glikolisis menyebabkan meningkatnya metabolit seperti asam laktat
yang dapat memengaruhi keseluruhan proses metabolisme
dan sangat memengaruhi perubahan kandungan napas,
yang mungkin mencakup peningkatan senyawa volatil
seperti dimetil sulfida.
Namun, Efek Warburg ini hanya satu potensi indikator dari aktivitas kanker,
dan tidak menunjukkan jenis kankernya.
Maka, diperlukan lebih banyak lagi indikator untuk melakukan diagnosis.
Supaya lebih mudah dibedakan,
peneliti membandingkan hembusan napas manusia sehat
dengan hembusan napas manusia yang mengidap penyakit tertentu
menggunakan profil senyawa berdasarkan ribuan sampel hembusan napas.
Analisis rumit ini membutuhkan tipe sensor yang berbeda
dan lebih serba guna dibandingkan breathalyzer alkohol.
Hingga saat ini, beragam alat dikembangkan.
Beberapa alat membedakan masing-masing senyawa
dengan mengamati bagaimana senyawa bergerak melalui rangkaian arus listrik.
Alat lainnya menggunakan rangkaian penghambat dari beragam material
yang masing-masing akan mengubah nilai hambatannya
jika mengalami kontak dengan campuran senyawa organik volatil tertentu.
Selain itu, terdapat tantangan lain,
yaitu senyawa-senyawa ini terdeteksi dalam konsentrasi yang sangat rendah,
dalam kisaran bagian per miliar (bpm),
jauh lebih rendah lagi dari konsentrasi etanol dalam napas.
Kadar senyawa-senyawa ini dapat dipengaruhi oleh faktor selain penyakit,
termasuk umur, jenis kelamin, nutrisi yang dikonsumsi, serta gaya hidup.
Terakhir, terdapat masalah
dalam membedakan senyawa pada sampel
yang dihasilkan oleh tubuh pasien sendiri
atau yang dihirupnya dari lingkungan
sebelum pengujian napas dilakukan.
Dikarenakan beragam tantangan di atas, uji hembusan napas belum siap digunakan.
Namun, uji klinis awal pada kanker paru-paru, usus besar,
serta kanker jenis lainnya telah menunjukkan hasil yang menjanjikan.
Suatu hari nanti, mendeteksi kanker sedini mungkin akan semudah bernapas.