Bayangkan kanker mulut terdeteksi hanya dari setetes air liur, jauh sebelum luka terlihat di jaringan. Itulah yang sedang dikejar oleh drg. Heribertus Dedy Kusuma Yulianto, M.Biotech., Ph.D., dosen Departemen Biomedika Kedokteran Gigi FKG UGM, bersama tim peneliti lintas negara. Dalam artikel ulasan komprehensif yang diterbitkan di jurnal internasional Microchemical Journal pada November 2025, mereka mengkaji kemajuan terkini biosensor elektrokimia berbasis karbon untuk mendeteksi biomarker dalam air liur, khususnya untuk penyakit gigi dan mulut seperti karies, periodontitis, dan karsinoma sel skuamosa rongga mulut (oral squamous cell carcinoma/OSCC).
Penyakit Mulut: Beban Global yang Masih Terabaikan
Angkanya mengejutkan. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) mencatat hampir 3,9 miliar orang di seluruh dunia terdampak penyakit mulut. Sekitar 50 hingga 60 persen populasi global pernah mengalami nyeri gigi atau kehilangan gigi, dan kondisi ini berkaitan erat dengan risiko penyakit sistemik seperti diabetes dan gangguan jantung. Di sisi lain, kanker mulut menjadi ancaman tersendiri: pada 2020, the Global Cancer Observatory melaporkan 377.000 kasus baru kanker mulut, dengan lebih dari 177.000 kematian setiap tahunnya. Tingginya angka kematian itu bukan semata-mata karena kankernya ganas, melainkan karena diagnosis yang terlambat.
Metode diagnosis konvensional seperti PCR (Polymerase Chain Reaction) dan ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) memang akurat, tetapi prosesnya panjang, mahal, dan memerlukan pengambilan sampel yang invasif. Biopsi jaringan, misalnya, tidak hanya menyakitkan, tetapi juga tidak praktis untuk pemantauan rutin. Di sinilah air liur muncul sebagai jawaban yang menarik: mudah diambil, tidak menyakitkan, dan ternyata kaya akan informasi biologis.
Air Liur Sebagai “Darah Baru” dalam Diagnostik
Air liur bukan sekadar cairan pencernaan. Ia mengandung beragam biomarker, mulai dari sitokin inflamasi seperti IL-1β, IL-6, dan TNF-α, enzim seperti matriks metalloproteinase (MMP-8 dan MMP-9) dan α-amilase, metabolit seperti asam amino dan nitrit, hingga fragmen DNA dan RNA sel bebas. Setiap penanda ini membawa petunjuk tentang kondisi rongga mulut, bahkan kondisi tubuh secara keseluruhan.
Pada penderita periodontitis aktif, misalnya, kadar IL-1β dalam air liur bisa mencapai 426 pg/mL, jauh di atas angka normal sekitar 204 pg/mL pada individu sehat. Sementara pada pasien OSCC, kadar IL-8 melonjak dari sekitar 250 pg/mL menjadi 720 pg/mL. Perbedaan yang signifikan ini membuat biomarker saliva berpotensi besar sebagai alat diagnosis, asalkan ada teknologi yang mampu membacanya dengan cepat, murah, dan akurat.
“Saliva has emerged as an attractive diagnostic biofluid due to its non-invasive collection and rich biomarker content, driving interest in biosensor-based approaches.” — drg. Heribertus Dedy Kusuma Yulianto, M.Biotech., Ph.D., dan tim, Microchemical Journal, 2025
Karbon: Material Murah dengan Performa Tinggi
Di sinilah biosensor berbasis karbon masuk sebagai pemain kunci. Berbeda dari elektroda logam mulia seperti emas (Au) dan platinum (Pt) yang mahal dan rentan terhadap penumpukan protein pada permukaannya (surface fouling), material berbasis karbon seperti graphene, karbon nanotube (CNT), dan karbon nanofiber (CNF) menawarkan kombinasi yang sulit ditandingi: konduktivitas listrik tinggi, luas permukaan besar, biaya produksi rendah, dan mudah dimodifikasi secara kimiawi.
Dalam ulasan ini, tim peneliti memaparkan tiga strategi utama modifikasi material karbon. Pertama, rekayasa struktur, yakni memanfaatkan bentuk unik graphene yang menyerupai sarang lebah atau CNT yang berbentuk silinder berongga untuk memaksimalkan area kontak dengan biomarker. Kedua, modifikasi morfologi, misalnya menciptakan struktur berpori tiga dimensi yang memperluas permukaan aktif hingga 1.637 m²/gram. Ketiga, fungsionalisasi permukaan, yaitu menambahkan gugus kimia tertentu, polimer konduktif, nanopartikel logam, atau bahkan enzim dan antibodi agar sensor dapat mengenali target biomarker secara spesifik.
Hasilnya nyata. Sebuah biosensor dari komposit nanopartikel emas dan graphene oxide tereduksi (AuNPs-rGO) mampu mendeteksi IL-8, biomarker kanker mulut, pada konsentrasi serendah 72,73 pg/mL. Sensor lain berbasis graphene dan polylactic acid (PLA) yang dicetak dengan printer 3D berhasil mendeteksi nitrit, penanda karies gigi, hingga 0,03 μmol/L. Angka-angka ini menunjukkan sensitivitas yang relevan secara klinis untuk deteksi dini.
Masa Depan: Biosensor Pintar dengan Kecerdasan Buatan
Tim peneliti tidak berhenti pada material saja. Mereka melihat integrasi kecerdasan buatan (AI) sebagai langkah berikutnya yang paling menjanjikan. Algoritma machine learning seperti random forest dan jaringan saraf tiruan (convolutional neural network/CNN telah terbukti mampu mendeteksi karies, periodontitis, dan kelainan jaringan lunak dengan akurasi yang setara, bahkan melampaui klinisi manusia.
Ke depan, biosensor berbasis karbon yang terhubung ke aplikasi smartphone dan sistem cloud berpotensi menjadi alat diagnostik mandiri (point-of-care) yang dapat digunakan di klinik kecil, daerah terpencil, atau bahkan di rumah pasien. Analisis biomarker seperti IL-6, MMP-9, dan TNF-α dari sampel air liur bisa dikirimkan langsung ke tenaga kesehatan secara real-time, memungkinkan intervensi lebih awal sebelum penyakit berkembang ke stadium lanjut.
Tentu, tantangan masih ada. Sebagian besar penelitian saat ini masih menggunakan sampel air liur yang dikondisikan di laboratorium, bukan dari pasien nyata dengan semua kompleksitas biologisnya. Masalah fouling biologis pada penggunaan jangka panjang, belum adanya standar kalibrasi yang seragam, serta biaya produksi graphene dan CNT dalam skala besar masih menjadi pekerjaan rumah yang perlu diselesaikan sebelum teknologi ini benar-benar bisa digunakan secara luas.
Namun arah perjalanannya sudah jelas. Saat biosensor karbon yang murah, sensitif, dan cerdas akhirnya hadir di ruang tunggu klinik gigi, deteksi dini penyakit mulut tidak lagi menjadi hak eksklusif rumah sakit besar di kota. Sebuah pergeseran kecil dalam cara kita mendiagnosis, yang dampaknya bisa terasa sangat besar bagi jutaan orang.
Sumber DOI: https://doi.org/10.1016/j.microc.2025.116311
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, Hazra Alifia Muharam
Photo: Freepik
