Bisakah breathalyzer mendeteksi penyakit kanker? - Julian Burschka

Tonton pelajaran ini lebih lengkap di: https://ed.ted.com/lessons/could-a-breathalyzer-detect-cancer-julian-burschka

Bagaimana bisa breathalyzer digunakan untuk mengukur kadar alkohol dalam darah manusia, bahkan selang berjam-jam setelah mereka minum minuman beralkohol, hanya dari hembusan napas saja? Dapatkah kita menggunakan teknologi yang sama untuk mendeteksi penyakit dengan menganalisa kandungan dari hembusan napas manusia, tanpa perlu menggunakan alat diagnostik invasif seperti biopsi, tes sampel darah, dan penggunaan radiasi? Julian Burschka menjabarkan proses rumit ini secara detial melalui video berikut.

Pelajaran ini disampaikan oleh Julian Burschka, disutradarai oleh Cabong Studios.

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.