Suatu hari, mesin akan mencium apakah Anda sakit

0
176

Apakah Anda tahu bau ibumu, kekasih atau rekan kerja? Bukan bau cologne atau parfum mereka, bukan dari deterjen cucian yang mereka gunakan – baunya?

Masing-masing dari kita memiliki “bau” unik yang terdiri dari ribuan senyawa organik. Molekul ini menawarkan bau siapa kita, mengungkapkan usia, genetika, gaya hidup, kampung halaman – bahkan proses metabolisme yang mendasari kesehatan kita.

Praktisi medis Yunani dan Cina kuno menggunakan aroma pasien untuk melakukan diagnosa. Penelitian medis modern juga menegaskan bahwa bau kulit, nafas, dan cairan tubuh seseorang bisa menimbulkan gejala penyakit. Napas penderita diabetes terkadang berbau apel busuk, para ahli melaporkan; Kulit penderita tifus, seperti roti.

Tapi tidak semua hidung dokter adalah instrumen presisi, dan anjing, saat mahir mengendus kanker, menjadi terganggu. Jadi, para periset telah mencoba selama beberapa dekade untuk mencari tahu bagaimana cara membangun sensor bau yang tidak mahal untuk diagnosis yang cepat, andal dan non-invasif.

Lapangan akhirnya nampaknya berada di puncak kesuksesan.

“Anda melihat konvergensi teknologi sekarang, jadi kami benar-benar dapat menjalankan studi klinis skala besar untuk mendapatkan data guna membuktikan analisis bau memiliki utilitas nyata,” kata Billy Boyle, salah satu pendiri dan presiden operasi di Owlstone, sebuah pabrik pembuat Sensor kimia di Cambridge, Inggris.

Boyle, seorang insinyur elektronika, membentuk perusahaan dengan dua orang temannya pada tahun 2004 untuk mengembangkan sensor untuk mendeteksi senjata kimia dan bahan peledak bagi pelanggan, termasuk pemerintah Amerika Serikat. Tapi saat pacar dan istri Boy Boyle, Kate Gross, didiagnosis menderita kanker usus besar pada tahun 2012, fokusnya beralih ke sensor medis, dengan penekanan pada deteksi kanker.

Nn. Bruto meninggal pada akhir tahun 2014. Dia mungkin masih hidup jika kankernya terdeteksi sebelumnya, kata Boyle, terus menjadi “motivator besar”.

Owlstone telah mengumpulkan $ 23,5 juta untuk menempatkan teknologi analisis bau ke tangan dokter. Selain itu, Dinas Kesehatan Nasional Inggris mendanai percobaan klinis dengan 3.000 subjek untuk menguji sensor Owlstone untuk mendiagnosis kanker paru-paru.

Sensornya adalah chip silikon yang ditumpuk dengan berbagai lapisan logam dan elektroda emas kecil. Meski terlihat seperti kartu SIM ponsel Anda, ia bekerja seperti filter kimia.

Molekul dalam sampel bau pertama kali terionisasi – diberi muatan – dan kemudian arus listrik digunakan untuk hanya memindahkan bahan kimia kepentingan diagnostik melalui saluran yang terukir di chip, di mana mereka dapat dideteksi.

“Anda bisa memprogram apa yang ingin Anda hirup hanya dengan mengganti perangkat lunaknya,” kata Mr. Boyle. “Kita bisa menggunakan alat ini untuk uji coba kita sendiri terhadap kanker kolorektal, tapi juga bisa digunakan oleh pasangan kita untuk mencari hal lain, seperti penyakit usus yang mudah tersinggung.”

Perusahaan juga sedang melakukan percobaan 1.400 subjek, bekerja sama dengan University of Warwick, untuk mendeteksi kanker usus besar dari sampel urin, dan sedang menyelidiki apakah keripiknya dapat membantu menentukan obat terbaik untuk pasien asma dengan menyortir melalui molekul dalam napas mereka.

Sebuah teknologi diagnostik serupa sedang dikembangkan oleh seorang insinyur kimia Israel, Hossam Haick, yang juga disentuh oleh kanker.

“Teman sekamar perguruan tinggi saya menderita leukemia, dan itu membuat saya ingin melihat apakah sebuah sensor dapat digunakan untuk perawatan,” kata Haick, seorang profesor di Technion-Israel Institute of Technology di Haifa. “Tapi kemudian saya sadar bahwa diagnosis dini sama pentingnya dengan perawatan itu sendiri.”

Mesinnya yang berbau menggunakan beragam sensor yang terdiri dari nanopartikel emas atau nanotube karbon. Mereka dilapisi dengan ligan, reseptor molekuler yang memiliki afinitas tinggi untuk biomarker tertentu penyakit yang ditemukan dalam napas yang dihembuskan.

Begitu biomarker ini menempel pada ligan, nanopartikel dan nanotube membengkak atau mengecil, mengubah berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi muatan listrik di antara keduanya. Keuntungan atau kehilangan konduktivitas ini diterjemahkan ke dalam diagnosis.

“Kami mengirim semua sinyal ke komputer, dan akan menerjemahkan bau itu menjadi tanda tangan yang menghubungkannya dengan penyakit yang kita hadapi,” kata Haick.

Dengan kecerdasan buatan, katanya, mesin menjadi lebih baik dalam mendiagnosis setiap eksposur. Alih-alih mendeteksi molekul tertentu yang menyarankan penyakit, mesin Mr. Haick mengendus sup kimia secara keseluruhan yang membentuk bau.

Ini mirip dengan berbau jeruk: Otak Anda tidak membedakan bahan kimia yang membentuk bau itu. Sebagai gantinya, Anda mencium totalitas, dan otak Anda mengenali semuanya sebagai jeruk.

Haick dan rekan-rekannya menerbitkan sebuah makalah di ACS Nano pada bulan Desember yang lalu menunjukkan bahwa nanoarray artifisialnya yang cerdas dapat membedakan antara 17 penyakit yang berbeda dengan akurasi hingga mencapai 86 persen.

Ada total 1.404 peserta dalam persidangan, namun ukuran sampel untuk masing-masing penyakit cukup kecil. Dan mesin itu lebih baik membedakan beberapa penyakit daripada yang lain.

Di Amerika Serikat, tim peneliti dari Monell Chemical Senses Center dan University of Pennsylvania menerima hibah sebesar $ 815.000 pada bulan Februari dari Yayasan Kleburg untuk memajukan penggunaan sensor bau prototip yang mendeteksi kanker ovarium pada sampel plasma darah.

Tim memilih plasma karena agak kurang mungkin dibandingkan dengan nafas atau air seni untuk menjadi rusak oleh faktor perancu seperti diet atau bahan kimia lingkungan, termasuk produk pembersih atau polusi.

Alih-alih ligan, sensor mereka mengandalkan potongan DNA untai tunggal untuk melakukan pekerjaan menempel pada partikel bau.

“Kami berusaha membuat perangkat bekerja seperti kita memahami karya penciuman mamalia,” kata Charlie Johnson, direktur Pusat Antarmuka Nano / Bio di University of Pennsylvania, yang memimpin usaha fabrikasi. “DNA memberikan karakteristik unik untuk proses ini.”

Selain kelompok ini, tim di Austria, Swiss dan Jepang juga sedang mengembangkan sensor bau untuk mendiagnosa penyakit.

“Saya pikir fakta bahwa Anda melihat begitu banyak aktivitas baik dalam pengaturan komersial dan akademis menunjukkan bahwa kita semakin dekat,” kata Cristina Davis, seorang insinyur biomedis dan profesor di University of California, Davis, yang juga adalah Membantu mengembangkan sensor bau untuk mendiagnosa penyakit.

“Perkiraan saya adalah kerangka waktu tiga sampai lima tahun” sebelum alat tersebut tersedia untuk dokter, dia menambahkan

Para periset mungkin bersaing ketat, tapi semua melihat kemungkinan untuk menyelamatkan nyawa.

“Ada banyak pekerjaan bagus yang terjadi di luar sana,” kata Mr. Johnson. “Menarik untuk melihat siapa yang keluar dari atas.”

sumber : nytimes.com