0:00

4:40

Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

TED-Ed·4:40·Health·B2

Chương · 5

Chương 1·How Breathalyzers Measure Blood Alcohol

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:07

How is it that a breathalyzer can measure the alcohol content in someone’s blood, hours after they had their last drink, based on their breath alone?

Làm thế nào mà một chiếc máy đo nồng độ cồn có thể đo được lượng cồn trong máu của một người, nhiều giờ sau khi họ uống ly cuối cùng, chỉ dựa vào hơi thở của họ?

0:16

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands, of volatile organic compounds: small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

Khí thở ra chứa một lượng vết gồm hàng trăm, thậm chí hàng ngàn hợp chất hữu cơ dễ bay hơi: những phân tử nhỏ đủ nhẹ để dễ dàng bay lơ lửng dưới dạng chất khí.

0:28

One of these is ethanol, which we consume in alcoholic drinks.

Một trong số đó là ethanol, chất mà chúng ta nạp vào cơ thể qua đồ uống có cồn.

0:32

It travels through the bloodstream to tiny air sacs in the lungs, passing into exhaled air at a concentration 2,000 times lower, on average, than in the blood.

Nó di chuyển qua dòng máu đến các túi khí nhỏ trong phổi, rồi đi vào không khí thở ra với nồng độ trung bình thấp hơn 2.000 lần so với trong máu.

0:43

When someone breathes into a breathalyzer, the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

Khi ai đó thổi vào máy đo nồng độ cồn, ethanol trong hơi thở của họ sẽ đi vào một buồng phản ứng.

0:50

There, it’s converted to another molecule, called acetic acid, in a special type of reactor that produces an electric current during the reaction.

Tại đó, nó được chuyển hóa thành một phân tử khác gọi là axit axetic, bên trong một loại lò phản ứng đặc biệt có khả năng tạo ra dòng điện trong quá trình phản ứng.

0:59

The strength of the current indicates the amount of ethanol in the sample of air, and by extension in the blood.

Cường độ dòng điện cho biết lượng ethanol có trong mẫu khí, và từ đó suy ra lượng ethanol trong máu.

1:06

In addition to the volatile organic compounds like ethanol we consume in food and drink, the biochemical processes of our cells produce many others.

Bên cạnh các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như ethanol mà chúng ta hấp thụ qua thức ăn và đồ uống, các quá trình hóa sinh của tế bào còn sản sinh ra nhiều hợp chất khác nữa.

1:15

And when something disrupts those processes, like a disease, the collection of volatile organic compounds in the breath may change, too.

Và khi có điều gì đó làm gián đoạn các quá trình này, chẳng hạn như bệnh tật, tập hợp các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong hơi thở cũng có thể thay đổi.

1:24

So could we detect disease by analyzing a person’s breath, without using more invasive diagnostic tools like biopsies, blood draws, and radiation?

Vậy liệu chúng ta có thể phát hiện bệnh bằng cách phân tích hơi thở của một người mà không cần sử dụng các công cụ chẩn đoán xâm lấn hơn như sinh thiết, lấy máu hay chiếu xạ không?

1:34

In theory, yes, but testing for disease is a lot more complicated than testing for alcohol.

Về mặt lý thuyết thì có, nhưng kiểm tra bệnh tật phức tạp hơn rất nhiều so với kiểm tra nồng độ cồn.

1:41

To identify diseases, researchers need to look at a set of tens of compounds in the breath.

Để nhận diện bệnh tật, các nhà nghiên cứu cần xem xét một tập hợp gồm hàng chục hợp chất trong hơi thở.

1:47

A given disease may cause some of these compounds to increase or decrease in concentration, while others may not change— the profile is likely to be different for every disease, and could even vary for different stages of the same disease.

Một căn bệnh cụ thể có thể làm tăng hoặc giảm nồng độ của một số hợp chất này, trong khi những hợp chất khác có thể không đổi— hồ sơ đặc trưng này có khả năng khác nhau ở mỗi căn bệnh, thậm chí có thể biến đổi theo các giai đoạn khác nhau của cùng một bệnh.

2:01

For example, cancers are among the most researched candidates for diagnosis through breath analysis.

Ví dụ, ung thư là một trong những đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất để chẩn đoán thông qua phân tích hơi thở.

2:08

One of the biochemical changes many tumors cause is a large increase in an energy-generating process called glycolysis.

Một trong những thay đổi hóa sinh mà nhiều khối u gây ra là sự gia tăng mạnh mẽ trong quá trình tạo năng lượng gọi là đường phân.

2:17

Known as the Warburg Effect, this increase in glycolysis results in an increase of metabolites like lactate which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes and ultimately result in altered breath composition, possibly including an increased concentration of volatile compounds such as dimethyl sulfide.

Được biết đến với tên gọi Hiệu ứng Warburg, sự gia tăng đường phân này dẫn đến sự gia tăng các chất chuyển hóa như lactate, từ đó có thể ảnh hưởng đến cả một chuỗi các quá trình trao đổi chất và cuối cùng dẫn đến sự thay đổi thành phần hơi thở, có thể bao gồm cả sự gia tăng nồng độ của các hợp chất dễ bay hơi như dimethyl sulfide.

2:39

But the Warburg Effect is just one potential indicator of cancerous activity, and doesn’t reveal anything about the particular type of cancer.

Tuy nhiên, Hiệu ứng Warburg chỉ là một chỉ số tiềm năng cho thấy hoạt động của tế bào ung thư, chứ không tiết lộ bất kỳ điều gì về loại ung thư cụ thể.

2:47

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

Cần có thêm nhiều chỉ số khác để đưa ra chẩn đoán chính xác.

2:51

To find these subtle differences, researchers compare the breath of healthy people with the breath of people who suffer from a particular disease using profiles based on hundreds of breath samples.

Để tìm ra những khác biệt tinh vi này, các nhà nghiên cứu so sánh hơi thở của người khỏe mạnh với hơi thở của những người mắc một căn bệnh cụ thể, dựa trên các hồ sơ xây dựng từ hàng trăm mẫu hơi thở.

3:02

This complex analysis requires a fundamentally different, more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

Phân tích phức tạp này đòi hỏi một loại cảm biến hoàn toàn khác biệt và linh hoạt hơn nhiều so với máy đo nồng độ cồn.

3:10

There are a few being developed.

Hiện có một số loại cảm biến đang được phát triển.

3:12

Some discriminate between individual compounds by observing how the compounds move through a set of electric fields.

Một số thiết bị phân biệt các hợp chất riêng lẻ bằng cách quan sát cách các hợp chất di chuyển qua một tập hợp các điện trường.

3:19

Others use an array of resistors made of different materials that each change their resistance when exposed to a certain mix of volatile organic compounds.

Các thiết bị khác lại sử dụng một mảng điện trở làm từ các vật liệu khác nhau, mỗi điện trở sẽ thay đổi điện trở khi tiếp xúc với một hỗn hợp hợp chất hữu cơ dễ bay hơi nhất định.

3:29

There are other challenges too.

Ngoài ra cũng còn có những thách thức khác.

3:31

These substances are present at incredibly low concentrations— typically just parts per billion, much lower than ethanol concentrations in the breath.

Các chất này tồn tại ở nồng độ cực kỳ thấp— thường chỉ vào khoảng một phần tỷ, thấp hơn rất nhiều so với nồng độ ethanol trong hơi thở.

3:40

Compounds’ levels may be affected by factors other than disease, including age, gender, nutrition, and lifestyle.

Mức độ của các hợp chất có thể bị ảnh hưởng bởi những yếu tố khác ngoài bệnh tật, bao gồm tuổi tác, giới tính, dinh dưỡng và lối sống.

3:49

Finally, there’s the issue of distinguishing which compounds in the sample were produced in the patient’s body and which were inhaled from the environment shortly before the test.

Cuối cùng là vấn đề phân biệt hợp chất nào trong mẫu thử được tạo ra bên trong cơ thể bệnh nhân và hợp chất nào được hít vào từ môi trường ngay trước khi kiểm tra.

3:59

Because of these challenges, breath analysis isn’t quite ready yet.

Chính vì những thách thức này, phương pháp phân tích hơi thở vẫn chưa hoàn toàn sẵn sàng.

4:04

But preliminary clinical trials on lung, colon, and other cancers have had encouraging results.

Thế nhưng các thử nghiệm lâm sàng sơ bộ trên bệnh ung thư phổi, ung thư đại tràng và các bệnh ung thư khác đã mang lại những kết quả đầy khích lệ.

4:11

One day, catching cancer early might be as easy as breathing in and out.

Một ngày nào đó, việc phát hiện sớm ung thư có thể sẽ dễ dàng như việc hít vào và thở ra.

Transcript

Hiển thị

How Breathalyzers Measure Blood Alcohol

Julian Burschka explains how conventional breathalyzers determine blood alcohol content using exhaled volatile organic compounds. Chemical oxidation inside the reaction chamber transforms ethanol into acetic acid, creating an electrical current that mirrors alcohol concentration.

Julian Burschka giải thích cách máy đo nồng độ cồn thông thường xác định nồng độ cồn trong máu dựa vào các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong hơi thở. Quá trình oxy hóa hóa học bên trong buồng phản ứng chuyển hóa ethanol thành axit axetic, tạo ra dòng điện phản ánh chính xác nồng độ cồn.