Cum poate măsura un etilotest conținutul de alcool din sângele cuiva,
la câteva ore după ultima băutură, doar pe baza respirației?
Expirația conține urme fine a sute, sau chiar mii,
de compuși organici volatili:
molecule mici suficient de ușoare ce călătoresc ușor sub formă de gaze.
Unul dintre acestea este etanolul, pe care îl consumăm în băuturi alcoolice.
Călătorește prin fluxul sanguin la micii saci de aer din plămâni,
trecând în aerul expirat cu o concentrație de 2.000 de ori mai mică,
în medie, comparativ cu cea din sânge.
Când cineva expiră într-un etilotest
etanolul din respirația acestuia trece printr-o cameră de reacție.
Acolo este transformat în altă moleculă pe nume acid acetic,
într-un tip de reactor special, ce produce un impuls electric în timpul reacției.
Intensitatea impulsului electric indică cantitatea de etanol
aflată în proba de aer și implicit din sânge.
Pe lângă compușii organici volatili precum etanolul
pe care îl consumăm prin mâncare și băuturi,
procesele biochimice ale celulor noastre produc mulți alți compuși.
Iar atunci când ceva întrerupe aceste procese, cum ar fi o afecțiune,
prelevarea compușilor organici volatili din respirație
ar putea , de asemenea, să se schimbe.
Am putea să detectăm bolile, analizând respirația unei persoane,
fără să folosim instrumente de diagnosticare invazive
precum biopsia, testele de sânge și radiațiile?
În teorie, da,
dar testarea pentru afecțiuni e mult mai complicată decât pentru alcool.
Pentru a identifica afecțiunile
cercetătorii trebuie să identifice zeci de compuși din respirație.
O anumită afecțiune poate cauza ca o parte a acestor compuși
să crească sau să scadă în concentrație, iar alții ar putea să rămână la fel —
profilul acestora probabil va fi diferit în funcție de afecțiune
și ar putea chiar să varieze în diferite etape ale aceleiași afecțiuni.
De exemplu, cancerele sunt printre cele mai cercetate afecțiuni
pentru diagnosticare prin analiza respirației.
Una din schimbările biochimice cauzată de numeroase tumori
este o creștere considerabilă a unui proces care generează energie
numit glicoliză.
Cunoscut drept efectul Warburg,
acestă creștere în glicoliză rezultă într-o creștere a metaboliților ca lactoza
care, la rândul lor, afectează o mulțime de alte procese metabolice
și duc în cele din urmă la o alterare a compoziție a respirației,
incluzând probabil o concentrație ridicată de compuși volatili
precum dimetilsulfatul.
Dar efectul Warburg e doar un potențial indicator al activității canceroase,
și nu dezvăluie nimic despre tipul respectiv de cancer.
Mult mai mulți indicatori sunt necesari pentru a face un diagnostic.
Pentru a găsi diferențele subtile,
cercetătorii compara respirația oamenilor sănătoși
cu respirația oamenilor care suferă de o anumită afecțiune
folosind profilurile bazate pe sute de probe de respirație.
Această analiză complexă are nevoie de un tip de senzor
fundamental diferit față de cel pentru alcool.
Câțiva senzori se află acum în dezvoltare.
Unii diferențiază compușii individual
observând modul în care aceștia traversează anumite câmpuri electrice.
Alții folosesc o varietate de rezistori făcuți din materiale diferite
care își modifică rezistența când sunt expuși la un anumit amestec
de compuși organici volatili.
Mai sunt și alte provocări.
Aceste substanțe sunt prezente în concentrații extrem de scăzute,
de obicei de doar parți pe miliard,
mult mai scăzute ca concentrațiile de etanol din respirație.
Compușii pot fi afectați de alți factori decât bolile,
inclusiv vârstă, sexul, nutriția, și stilul de viață.
În final, există problema
recunoașterii care compuși din proba de aer
au fost produși în corpul pacientului
și care au fost inhalați din atmosferă
cu scurtă vreme înainte de test.
Din cauza acestor provocări, analiza respirației nu e destul de pregătită încă.
Dar studii clinice preliminare asupra cancerului de plămân, colon
și alte tipuri de cancer au avut rezultate încurajatoare.
Într-o zi, diagnosticarea din timp
a cancerului ar putea fi la fel de ușoară ca o respirație.