Para peneliti di Penn State berhasil mengembangkan teknologi sensor berbasis napas yang dapat mendeteksi diabetes secara cepat, mudah, dan tanpa rasa sakit. Inovasi ini menggunakan sensor yang dibuat dari graphene berpori, hasil dari proses “memanggang” polimer menggunakan laser karbon dioksida. Metode baru ini berpotensi menggantikan cara tradisional diagnosis diabetes yang biasanya membutuhkan pengambilan darah dan analisa laboratorium.
Menurut data dari Centers for Disease Control (CDC), sekitar 38 juta orang di Amerika Serikat menderita diabetes, dan mengejutkannya satu dari lima orang tidak menyadari kondisi ini. Sementara itu, di antara mereka yang memiliki prediabetes — kondisi gula darah lebih tinggi dari normal tetapi belum mencapai batas diabetes — delapan dari sepuluh orang tidak mengetahuinya. Situasi ini menunjukkan perlunya metode pemeriksaan yang lebih praktis agar pendeteksian dini bisa dilakukan, memungkinkan perubahan gaya hidup lebih cepat untuk mencegah atau mengelola diabetes.
Metode Deteksi Diabetes Lewat Napas
Dalam diagnosis diabetes tradisional, pasien umumnya harus melakukan puasa semalam terlebih dahulu, kemudian menjalani tes darah di laboratorium yang bisa memakan waktu beberapa hari untuk hasilnya keluar. Beberapa penelitian lain mencoba memanfaatkan keringat sebagai media pemeriksaan, namun metode tersebut masih memiliki keterbatasan seperti kebutuhan melakukan aktivitas fisik atau sauna dan alat yang belum tersedia secara luas.
Sebagai alternatif, tim peneliti Penn State memfokuskan perhatian pada indikator asetona dalam napas sebagai penanda diabetes. Asetona ini adalah produk samping dari pembakaran lemak dalam tubuh, dan kadar asetona yang melebihi 1,8 bagian per juta (ppm) dalam napas dapat menjadi indikasi diabetes. Sensor yang mereka kembangkan mampu mendeteksi konsentrasi asetona ini secara sangat sensitif.
Peneliti utama Huanyu ‘Larry’ Cheng menjelaskan bahwa sensor yang lazim mendeteksi glukosa melalui keringat memerlukan aktivitas fisik atau bahan kimia tambahan, sehingga kurang praktis untuk pemakaian sehari-hari. "Sensor kami hanya perlu Anda hembuskan napas ke dalam kantong, celupkan sensor ke dalamnya, dan tunggu beberapa menit untuk hasil," ungkap Cheng. Proses ini jauh lebih sederhana dan nyaman bagi pasien dibandingkan metode konvensional.
Cara Kerja Sensor Graphene Berpori
Teknologi sensor ini dibuat dengan memanfaatkan laser karbon dioksida yang membakar lembaran film polyimide, mengubahnya menjadi lapisan graphene berpori. Proses ini mirip seperti memanggang roti hingga berubah menjadi karbon hitam ketika terlalu lama. Dengan mengatur kekuatan dan kecepatan laser, para peneliti dapat menghasilkan graphene berlapis dengan struktur pori yang sesuai untuk menangkap molekul gas asetona.
Namun, graphene saja tidak cukup selektif untuk membedakan asetona dari molekul lain. Untuk meningkatkan selektivitas, tim menambahkan saringan molekuler berbahan zinc oxide dan membran khusus yang menahan molekul air yang ada di napas. Kombinasi ini menghasilkan strip sensor tipis yang sangat sensitif dan dapat mendeteksi diabetes maupun prediabetes dengan akurasi tinggi. Sensor juga bisa digunakan ulang setelah istirahat singkat selama 23 detik.
Potensi Pengembangan Lebih Lanjut
Saat ini, pasien masih perlu meniup napas ke kantong khusus terlebih dahulu sebelum menggunakan sensor. Namun, peneliti berambisi mengembangkan sensor mini yang dapat dipasang langsung di bawah hidung atau bahkan di masker wajah. Dengan begitu, proses tes diabetes dapat dilakukan dengan lebih mudah dan langsung di mana saja.
Lebih jauh, Cheng menyebut teknologi ini juga berpotensi untuk aplikasi kesehatan lainnya. “Jika kita bisa memahami bagaimana kadar asetona dalam napas berubah berdasarkan pola makan dan olahraga, seperti fluktuasi kadar gula darah, maka peluang menggunakan sensor ini untuk pemantauan kesehatan secara lebih luas sangat terbuka,” ujarnya.
Pengembangan teknologi sensor napas ini membawa harapan baru bagi jutaan orang dengan diabetes dan prediabetes untuk mendapatkan diagnosis cepat tanpa rasa sakit. Dengan alat yang lebih praktis, diharapkan deteksi dini bisa semakin merata dan tenaga medis dapat lebih efisien dalam mencegah komplikasi penyakit akibat diabetes.
