Nafasmu yang mengerikan mencoba memberitahumu sesuatu — dan bukan hanya saatnya untuk membuka botol Listerine. Dalam awan bawang dan bau ikan tuna basi ada ratusan senyawa kimia, yang bergabung dalam mulut Anda untuk membuat rasio seunik sidik jari. Dengan menganalisis rasio itu, para peneliti telah menemukan cara baru yang kuat untuk mendeteksi tanda tangan berbagai penyakit, dari kanker prostat ke Parkinson.
Konten terkait
- Sejarah dan Ilmu Pengetahuan Di Balik Napas Mengerikan Anda
- Bagaimana Halitosis Menjadi Kondisi Medis dengan "Cure"
Hari ini dalam jurnal American Chemical Society Nano, peneliti mengungkap sensor array yang mengidentifikasi dan menangkap "jejak napas" unik dari 17 penyakit yang berbeda. Para peneliti berharap bahwa susunan mereka, yang menggunakan kecerdasan buatan untuk mencocokkan berbagai tingkat dan rasio dari 13 senyawa kimia utama yang ditemukan dalam napas manusia untuk penyakit yang berbeda, akan membuka jalan bagi alat diagnostik medis serbaguna. Setelah mengambil sampel napas lebih dari 1.400 orang, mereka menemukan bahwa teknik mereka mampu membedakan antara penyakit dengan akurasi 86 persen.
Ilmu di balik aroma napas seseorang terletak di dalam rangkaian senyawa kimia organik yang secara rutin kita keluarkan ke udara dengan setiap tawa, teriakan atau desahan. Senyawa-senyawa ini sering ditandai dengan tanda-tanda perubahan biokimiawi yang ditimbulkan oleh penyakit tertentu — sebuah fenomena yang membentuk dasar diagnosa napas modern. Masalahnya adalah, ada banyak kebisingan latar belakang yang harus disaring: Dalam awan napas yang dihembuskan, biasanya Anda akan melihat ratusan senyawa ini.
Dokter kuno sejak 400 SM tahu ada sesuatu yang harus diambil dari menghirup napas orang yang sakit. Tabib Yunani yang terkenal, Hippocrates, antara lain, biasa mencium napas pasiennya untuk mencari tahu apa yang membuat mereka sakit. (Lebih buruk lagi, beberapa dokter biasanya mencium urin atau tinja pasien mereka.) Sejak itu kami menjadi sedikit lebih canggih; analisis nafas telah berhasil digunakan untuk mendiagnosis sirosis hati, diabetes dan kanker kolorektal. Bahkan ada Journal of Breath Research .
Namun sebelumnya, upaya semacam itu terutama telah digunakan untuk mendeteksi satu penyakit. Dalam studi baru, Hossam Haick, seorang ahli nanoteknologi di Technion-Israel Institute of Technology, dan beberapa lusin kolaborator internasional bertujuan untuk meletakkan dasar untuk alat diagnostik umum untuk mengidentifikasi tanda tangan napas dari banyak penyakit, termasuk gagal ginjal, kanker paru-paru, Penyakit Crohn, MS, kanker prostat dan ovarium, dan banyak lagi. Susunan mereka pertama-tama menilai kelimpahan relatif setiap senyawa dalam napas seseorang, dan kemudian membandingkan tanda tangan penyakit dengan individu yang sehat.
"Kami memiliki campuran senyawa yang mencirikan penyakit tertentu, dan gambaran ini berbeda dari satu penyakit ke penyakit lainnya, " jelas Haick. Dengan menggunakan analisis spektrometri massa, kelompok pertama-tama mengidentifikasi tanda tangan senyawa khusus untuk 17 penyakit yang berbeda. Mereka kemudian mengambil sampel napas lebih dari 1.400 orang, menggunakan susunan sensorik karbon nanotube dan partikel emas untuk mendaftarkan campuran senyawa mana yang mereka hirup. Serangkaian algoritma komputer menguraikan apa yang dikatakan oleh data tentang ada atau tidaknya masing-masing penyakit.
Saat itulah kecerdasan buatan masuk. "Kita dapat mengajarkan sistem bahwa jejak napas dapat dikaitkan dengan penyakit tertentu, " kata Haick, yang ikut memimpin penelitian. “Cara kerjanya sama seperti kita menggunakan anjing untuk mendeteksi senyawa tertentu. Kami membawa sesuatu ke hidung seekor anjing, dan anjing itu akan mentransfer campuran bahan kimia itu ke tanda tangan elektrik dan memberikannya ke otak, dan kemudian menghafalnya di wilayah otak tertentu ... Ini persisnya yang kami lakukan. Kami membiarkannya mencium bau penyakit tertentu tetapi alih-alih hidung, kami menggunakan sensor kimia, dan alih-alih otak kami menggunakan algoritme. Kemudian di masa depan, ia bisa mengenali penyakit itu seperti anjing mungkin mengenali aroma. ”
Jonathan Beauchamp, seorang ahli fisika lingkungan di Fraunhofer-Institute for Process Engineering and Packaging di Jerman, mengatakan teknologi ini menghadirkan cara yang menjanjikan untuk melampaui rintangan utama dalam analisis nafas. "VOC yang sama (senyawa organik yang mudah menguap) sering menyala sebagai penanda untuk berbagai penyakit, " katanya. "Memang, sekarang diterima secara luas dalam komunitas penelitian napas bahwa VOC unik untuk penyakit tertentu tidak mungkin ada."
Oleh karena itu, mencari konsentrasi berbagai VOC dalam kaitannya dengan satu sama lain, seperti yang dilakukan Haick dan rekannya, dapat membuktikan metode diagnostik yang lebih akurat, ia menambahkan. "Hasil ini menunjukkan akurasi tinggi dalam membedakan satu penyakit spesifik terhadap yang lain ... Penelitian saat ini jelas menunjukkan kekuatan dan janji teknik array nanopartikel emas, " katanya.
Studi ini melibatkan puluhan sarjana yang berbasis di 14 lembaga penelitian di lima negara yang berbeda. Pesertanya sama beragam: Usia rata-rata adalah 55; sekitar setengahnya adalah pria dan setengahnya adalah wanita; dan sekitar sepertiga adalah perokok aktif. Peserta direkrut di seluruh dunia di Amerika Serikat, Israel, Prancis, Latvia dan Cina. "Sejumlah besar subjek di berbagai wilayah geografis benar-benar merupakan kekuatan utama dari penelitian ini, " kata Cristina Davis, seorang insinyur biomedis yang mengepalai laboratorium bioinstrumentasi di University of California di Davis.
"Uji klinis yang lebih besar seperti ini akan membantu mendorong batas analisis napas ke depan, dan harus membantu mengarah pada alat medis yang menjanjikan untuk praktik klinis, " tambah Davis, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Mereka telah mengambil pengetahuan spektrometri massa baru dan menggabungkannya dengan output sensor novel mereka."
Haick berharap bahwa pengujian timnya yang luas akan mengarah pada penggunaan luas nanosystem. Dia mengatakan bahwa karena terjangkau, non-invasif dan portabel, dapat digunakan untuk skrining penyakit secara luas. Dengan menyaring bahkan mereka yang tanpa gejala, alat semacam itu dapat memungkinkan jenis intervensi awal yang mengarah pada hasil yang lebih baik.
Tapi "hidung" berbahan bakar AI ini mungkin juga memiliki aplikasi yang jauh melampaui diagnosa medis. Beberapa perusahaan telah melisensikannya untuk aplikasi lain, kata Haick. Di antara banyak kegunaan potensial, ia mencatat bahwa array dapat digunakan untuk kontrol kualitas dengan mendeteksi pembusukan makanan. Itu juga bisa digunakan untuk keamanan di bandara, dengan mendeteksi tanda tangan kimia dari perangkat peledak.
"Sistem ini sangat sensitif, dan Anda hanya perlu melatihnya untuk berbagai jenis aplikasi, " katanya.
