By Kenna Hughes-Castleberry diposting 01 Des 2022
Teknologi saat ini yang digunakan untuk mendeteksi dan melacak tumor kanker masih terbatas. MRI (Magnetic Resonance Imaging) biasanya digunakan untuk menyaring berbagai jenis kanker, tetapi tidak selalu mendeteksi semuanya. Berdasarkan satu artikel, sekitar 58% interpretasi MRI kanker payudara mungkin mengabaikan setidaknya satu potensi tumor. Meskipun tidak semua pemindaian mencari tumor, pemindaian yang masih menyebabkan ketidakjelasan dan salah tafsir yang cukup membuat pasien menjadi khawatir. Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti di Technical University of Munich (TUM) bekerja untuk meningkatkan pencitraan MRI dengan menggunakan proses kuantum khusus yang disebut hiperpolarisasi.
Apa itu Hiperpolarisasi?
Pada skala kuantum, banyak atom dan molekul memiliki kekhususan berputar, artinya inti atau elektron mereka dapat bergerak dengan cara tertentu. Menggunakan medan magnet, mesin MRI dapat menangkap putaran molekul-molekul ini untuk membuat gambar. Para ilmuwan dapat mengontrol arah putaran ini melalui polarisasi, di mana magnet, atau terkadang medan listrik memaksa atom berputar dengan cara tertentu. Dalam hiperpolarisasi, atom berputar ke arah yang ekstrem, jauh melampaui jumlah normal. Jika semua putaran disejajarkan dalam satu arah, MRI dapat mendeteksi atom dengan sinyal yang lebih kuat, memungkinkan akurasi dan resolusi yang lebih baik.
Pelacakan Tumor
Proses menyelaraskan semua putaran dan memasukkan molekul hiperpolarisasi bisa sulit. Untuk mempermudah prosesnya, para peneliti menggunakan keadaan magnetik khusus hidrogen, yang disebut parahydrogen untuk mencoba dan menciptakan sinyal yang lebih kuat untuk mesin MRI. Menurut profesor Franz Schilling dari Universitas Teknik Munich: "parahidrogen adalah keadaan spin khusus hidrogen dan berada dalam keadaan energi yang lebih rendah daripada keadaan putaran hidrogen lainnya yaitu ortohidrogen." Karena keadaan putarannya yang khusus, parahidrogen diproduksi pada suhu yang sangat rendah menggunakan nitrogen cair.
Namun, parahidrogen tidak dapat diukur dengan mesin MRI karena dinamika kuantumnya. Namun, hal itu dapat menyebabkan hiperpolarisasi molekul lain, meningkatkan kepekaan dari pemindaian MRI. Dengan menggunakan parahidrogen, para peneliti mampu menghiperpolarisasi piruvat, produk metabolisme yang dihasilkan tumor. Dalam melacak keberadaan piruvat dalam pemindaian MRI, para peneliti dapat memperkirakan lokasi tumor kanker. Menggabungkan parahidrogen dan stimulasi dengan gelombang radio, para peneliti mampu membuat hiperpolarisasi atom karbon piruvat, melihat sinyal yang lebih kuat pada pemindaian MRI.
Teknik untuk Tumor Kanker
Karena hasil menyarankan metode yang lebih efektif untuk skrining tumor kanker, para peneliti berharap metode ini akan digunakan di masa mendatang. “Polarizer parahidrogen klinis berpotensi menawarkan teknik yang aman, kuat, dan dapat diterapkan secara luas untuk meningkatkan sinyal putaran nuklir untuk memungkinkan pencitraan metabolik,” Dr Schilling ditambahkan. “Pencitraan metabolik menjanjikan penilaian respons dini terhadap terapi pada kanker dan deteksi dini lesi kanker pra-ganas.” Dengan hasil ini, tim peneliti sedang bekerja untuk membuat prototipe hyperpolarizer, membantu membuka jalan bagi pemutaran yang lebih efektif, yang pada gilirannya dapat menyelamatkan lebih banyak nyawa.
Kenna Hughes-Castleberry adalah staf penulis di Inside Quantum Technology dan Science Communicator di JILA (kemitraan antara University of Colorado Boulder dan NIST). Ketukan tulisannya termasuk teknologi dalam, metaverse, dan teknologi kuantum.
