ทีมนักวิจัยด้านนาโนเมดิซินจากอิสราเอล นำโดย โมราด เค. นัคห์เลห์ ประสบความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับสังเคราะห์องค์ประกอบของลมหายใจมนุษย์ เพื่อใช้ในการวินิจฉัยโรคต่างๆ ได้ 17 โรคด้วยกัน ด้วยการตรวจสอบวิเคราะห์ลมหายใจของผู้ใดผู้หนึ่งเพียงครั้งเดียว สามารถบ่งบอกโรคที่แต่ละคนเป็นอยู่ได้แม่นยำถึง 86 เปอร์เซ็นต์ เตรียมพัฒนาความแม่นยำให้สูงขึ้น ก่อนนำเข้าสู่กระบวนการผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไป
เทคโนโลยีใหม่ดังกล่าวอาศัยประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่า โรคแต่ละชนิดล้วนมีองค์ประกอบในลมหายใจของคนเราแตกต่างกันออกไป ทั้งนี้ อุปกรณ์จำแนกลมหายใจหรือ “เบรธอนาไลเซอร์” ดังกล่าวนี้จะมีกระบวนการในการวิเคราะห์เพื่อจำแนกชนิดของสารประกอบขนาดจิ๋วซึ่งเรียกว่า “สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย” (โวแลไทล์ ออร์แกนิค คอมปาวด์-วีโอซี) ที่ปนออกมากับลมหายใจ สำหรับใช้ในการวินิจฉัยหรือติดตามอาการของโรคที่บุคคลนั้นๆ เป็นอยู่ ในทำนองเดียวกันกับการดมเพื่อหากลิ่นเฉพาะของผู้ป่วยเพื่อวินิจฉัยโรคที่เคยใช้กันมาตั้งแต่ยุคโบราณเมื่อราว 400 ปีก่อนคริสตกาล ซึ่งหมอในยุคนั้นต้องดมกลิ่นอุจจาระและปัสสาวะของทารกขุนนางแรกเกิดเป็นประจำทุกวันเพื่อวินิจฉัยโรคนั่นเอง
การแพทย์ที่ผ่านมาเลิกใช้วิธีการวินิจฉัยโรคจากกลิ่นเนื่องจากมีวิธีการอื่นๆ ที่แม่นยำมากกว่า โดยอาศัยวิเคราะห์สารคัดหลั่งต่างๆ จากร่างกาย อาทิ เลือดแทน เนื่องจากสารจากร่างกายเหล่านั้นก็มีวีโอซี ประกอบอยู่ด้วยเช่นเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยเชื่อว่าในบรรดาการวิเคราะห์เหล่านั้น วิธีการวิเคราะห์จากลมหายใจ ยังคงเป็นวิธีที่มีค่าใช้จ่ายต่ำสุด ง่ายที่สุด และไม่จำเป็นต้องเจาะหรือบุกรุกเข้าไปในร่างกายของคนเราเหมือนกับวิธีการอื่นๆ อีกด้วย
“เบรธอนาไลเซอร์” ที่ทีมวิจัยจากอิสราเอลพัฒนาขึ้นนั้น มีกระบวนการประกอบด้วยชั้นกรองลมหายใจระดับนาโน 2 ชั้น หนึ่งชั้นเป็นชั้นคาร์บอน ส่วนอีกชั้นปลอดจากคาร์บอนโดยสิ้นเชิง ชั้นที่ปลอดจากคาร์บอนนั้นประกอบด้วย อนุภาคทองในขนาดนาโนกับโครงข่ายของหลอดนาโนทิวบ์ ซึ่งทั้งสองอย่างมีคุณสมบัติเหนี่ยวนำไฟฟ้า ในขณะที่ชั้นคาร์บอนนั้นจะทำหน้าที่เป็นเหมือนตัวเซ็นเซอร์ในการจับเอา “สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย” หรือวีโอซี ที่ปนออกมากับลมหายใจไว้เมื่อผู้ใดผู้หนึ่งเป่าลมหายใจผ่านเข้าไปในอุปกรณ์ วีโอซีที่ถูกจับไว้ที่ชั้นคาร์บอนจะทำปฏิกิริยากับชั้นเซ็นเซอร์ออร์แกนิคดังกล่าวและเปลี่ยนค่าความต้านทานไฟฟ้าของชั้นเซ็นเซอร์ที่ไม่ได้เป็นคาร์บอนให้ต่างไปจากเดิม
ด้วยการวัดค่าความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปดังกล่าวนี้ทำให้ทีมวิจัยสามารถระบุได้ว่าเป็น วีโอซีชนิดใดที่ถูกจับไว้ได้
วีโอซีที่ปนออกมากับลมหายใจนั้นที่เป็นที่รู้จักกันในวงการแพทย์มีอยู่หลายร้อยชนิด แต่ทีมวิจัยจำเป็นต้องใช้เพียง 13 ชนิดเท่านั้นเพื่อจำแนกอาการป่วยของโรค 17 อย่าง ตัวอย่างเช่น “วีโอซี โนนานาล” บ่งชี้ถึงความผิดปกติของโรคหลายอย่าง ตั้งแต่มะเร็งรังไข่, โรคที่ก่อให้เกิดอาการอักเสบในช่องท้อง และมะเร็งทรวงอก ในขณะที่ “วีโอซี ไอโซพรีน” เชื่อมโยงกับโรคตับเรื้อรัง, โรคไตและเบาหวาน เป็นต้น
ทีมวิจัยชี้ว่า งานวิจัยก่อนหน้านี้ที่ระบุว่าวีโอซีแต่ละชนิดเชื่อมโยงกับอาการหลายแบบ สอดคล้องกับสิ่งที่ทีมวิจัยค้นพบว่าวีโอซีชนิดใดชนิดหนึ่งไม่สามารถจำแนกความแตกต่างระหว่างโรคใดโรคหนึ่งได้
เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวในระหว่างการทดลอง ซึ่งทีมวิจัยกำหนดให้กลุ่มตัวอย่าง 813 คน ที่ได้รับการวินิจฉัยทางการแพทย์แล้วว่าป่วยเป็นโรคใดโรคหนึ่งใน 17 โรคใช้เครื่องวิเคราะห์ลมหายใจนี้ร่วมกับกลุ่มตัวอย่างควบคุม 591 คน ซึ่งมีสุขภาพสมบูรณ์ดีไม่ได้ป่วยเป็นหนึ่งใน 17 โรคดังกล่าว กลุ่มตัวอย่างทั้ง 2 กลุ่มต้องมาจากท้องถิ่นเดียวกัน โดยคัดสรรมาจาก 5 ประเทศคือ สหรัฐอเมริกา, จีน, อิสราเอล, ฝรั่งเศส และลัตเวีย หลังจากที่ทุกคนเป่าลมหายใจใส่
อุปกรณ์เบรธอนาไลเซอร์แล้ว ทีมวิจัยใช้โปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ (เอไอ) ในการรวบรวมวีโอซีทั้งหมดที่ได้ แล้วไปเทียบเคียงกับคลังข้อมูลวีโอซีของโรคต่างๆ เพื่อเปรียบเทียบทั้งปริมาณและความเข้มของวีโอซีที่พบในแต่ละโรคเข้ากับความเข้มและจำนวนชนิดของวีโอซีที่พบจากลมหายใจของกลุ่มตัวอย่างแต่ละคน แล้วจึงวินิจฉัยออกมาว่า เจ้าของลมหายใจแต่ละครั้งนั้นป่วยเป็นโรคใดหรือไม่ โดยผู้วิจัยจะไม่รู้ว่าลมหายใจแต่ละครั้งที่นำมาวินิจฉัยนั้นเป็นของกลุ่มตัวอย่างคนใด
เมื่อนำเอาผลลัพธ์ที่ได้ไปเทียบเคียงกับการวินิจฉัยวีโอซีด้วยวิธีการอื่น ทีมวิจัยพบว่าวิธีการใหม่นี้มีความแม่นยำราว 86 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหากต้องการวางตลาด จำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความแม่นยำให้สูงขึ้น ก่อนที่จะพัฒนาอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับการใช้งานต่อไป
อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยเชื่อมั่นว่าอุปกรณ์ใหม่นี้จะมีประโยชน์อย่างยิ่งในทางการแพทย์ในอนาคต ตั้งแต่การคัดกรองผู้ป่วย, การวินิจฉัยโรค เรื่อยไปจนถึงการติดตามอาการของโรค
เป็นเครื่องมือที่ทั้งราคาถูกและสามารถใช้งานได้ง่ายด้วยตนเองอีกด้วย
