THƯ? (JULIAN BURSCHKA – NHÀ CÔNG NGHỆ HỌC)
Làm thế quái nào mà một người kiểm tra nồng độ cồn trong cơ thể lại có thể phát hiện nồng độ cồn trong máu vài giờ sau khi uống trong hơi thở của một người?
Hơi thở thở ra chứa hàng trăm hợp chất hữu cơ dễ bay hơi: những phân tử cực nhỏ, cực nhẹ này được hơi thở thực hiện. Nó chứa ethanol mà chúng ta tiêu thụ từ đồ uống có cồn. Nó được máu vận chuyển vào các túi khí nhỏ trong phổi, rồi thở ra, với nồng độ trung bình là 1/2000 trong máu.
Khi một người thở ra vào máy dò, etanol trong hơi thở sẽ đi vào lò phản ứng. Ở đó, nó được chuyển đổi thành một phân tử khác, đó là axit axetic, và trong lò phản ứng cụ thể này, một dòng điện được tạo ra trong phản ứng. Cường độ dòng điện phản ánh nồng độ etanol trong hơi thở, sau đó được ước tính để đưa ra nồng độ etanol trong máu. Ngoài các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như etanol mà chúng ta tiêu thụ từ chế độ ăn uống của mình, nhiều chất khác được tạo ra từ các phản ứng sinh hóa của tế bào người. Khi những phản ứng này bị rối loạn, chẳng hạn như trong bệnh tật, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có trong hơi thở cũng có thể thay đổi. Vậy chúng ta có thể phát hiện bệnh bằng cách phân tích hơi thở của cơ thể, tránh sử dụng các phương tiện chẩn đoán xâm lấn hơn như sinh thiết, lấy máu, chụp X quang không?
Về lý thuyết, nó hoạt động. Nhưng xét nghiệm bệnh có thể phức tạp hơn xét nghiệm nồng độ cồn. Để xác định các điều kiện, các nhà nghiên cứu cần phải kiểm tra hàng chục hợp chất trong hơi thở. Một căn bệnh nhất định có thể gây ra sự tăng hoặc giảm số lượng của một số hợp chất mà không ảnh hưởng đến những hợp chất khác - và những tác động định lượng này khác nhau giữa các bệnh, và thậm chí giữa các giai đoạn của cùng một bệnh.
Ví dụ, ung thư là một trong những phương pháp chẩn đoán được sử dụng rộng rãi nhất để phân tích hơi thở. Một trong những thay đổi sinh hóa mà khối u gây ra là sự gia tăng đáng kể phản ứng tạo ra năng lượng được gọi là "đường phân". Còn được gọi là "hiệu ứng Walldorf", sự gia tăng đường phân dẫn đến sự gia tăng các chất chuyển hóa, chẳng hạn như sản xuất một lượng lớn axit lactic, do đó ảnh hưởng đến một loạt các phản ứng trao đổi chất, cuối cùng làm thay đổi thành phần của các hợp chất trong hơi thở. , và một số hợp chất dễ bay hơi có thể Kết tụ lớn như dimethyl sulfide. Nhưng hiệu ứng Valsalva chỉ là một dấu hiệu có thể có của hoạt động ung thư và không tiết lộ loại ung thư cụ thể. Để chẩn đoán, cần có nhiều chỉ số khác.
Để xác định những sắc thái này, các nhà nghiên cứu đã so sánh các mẫu hơi thở của những người khỏe mạnh hàng trăm lần với các mẫu hơi thở của những người mắc một căn bệnh cụ thể. Máy dò cần thiết để hoàn thành phân tích phức tạp này linh hoạt hơn máy đo nồng độ cồn. Một số máy móc như vậy đang được phát triển. Một số xác định các hợp chất khác nhau bằng cách xem xét đường đi của chúng thông qua một loạt điện trường. Một số sử dụng một bộ điện trở làm bằng các vật liệu khác nhau để xác định sự thay đổi điện trở của mỗi điện trở khi tiếp xúc với hỗn hợp các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.
Quá trình này là khó khăn. Nồng độ của các hợp chất này rất thấp, thường là 1 phần tỷ, thấp hơn nhiều so với nồng độ của etanol trong hơi thở. Mức định lượng của các hợp chất cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác bao gồm tuổi tác, giới tính, tình trạng dinh dưỡng và lối sống. Cuối cùng, thật khó để biết nhanh chóng hợp chất nào từ cơ thể bệnh nhân và hợp chất nào từ thế giới bên ngoài sau khi lấy mẫu.
Dựa trên những khó khăn và thách thức này, công nghệ phân tích bệnh bằng hơi thở vẫn còn rất non nớt. Mặc dù vậy, các thử nghiệm lâm sàng đối với ung thư phổi, ruột kết và các bệnh ung thư khác đang trong quá trình thực hiện. Một ngày nào đó, việc phát hiện ung thư giai đoạn đầu sẽ dễ như thở.