5. Következtetések, Javaslatok

5.1. Folyadékáramoltatásos és a nem állandó hőmérsékletű ultrahangvizsgálatok

A vizsgált folyadékáramoltatásos ultrahangrendszerben 7,5, 9,6, 10,5 és 12W/cm² kibocsátott ultrahang intenzitások mellett, 7,37, 9,43, 10,32 és 11,79W/cm² intenzitás értékek jutottak be az alkalmazott ultrahangos átfolyóküvettába, amely intenzitás csökkenés reflexióból adódott. Azt javasoljuk, hogy komplex hangterek esetén mindig érdemes meghatározni az intenzitásváltozást, az ultrahang biológiai hatásainak objektív értékelése érdekében.

Az 50ml, 2-3*10⁷/ml kiinduló sejtkoncentrációjú Saccharomyces cerevisiae szuszpenziók 7,5,-12W/cm² kibocsátott ultrahang intenzitás melletti kezelése esetén, 20ºC hőmérsékleten az effektív kezelési időre vonatkozóan 209,36, 108,42, 59,34 és 53,65 másodperces „D” értékeket kaptunk az alkalmazott ultrahang teljesítménnyel fordított arányban. Ebből következően meghatároztuk a mikroorganizmus ultrahang túlélési, rezisztencia és pusztulási görbéit az adott körülményekre, melyek ismeretében lehetőség van különböző ultrahangrendszereknek, akusztikai jelenségek biológiai hatásának, és más mikroorganizmusok ultrahang rezisztenciájának összehasonlítására.

Nem állandó hőmérsékletű ultrahang rendszerben a 0,4-2*10⁷/ml koncentrációjú Saccharomyces cerevisiae szuszpenzió minták kezelésének hatására 2,07W/cm^{2 teljesítmény mellett 100,1, 158,1, 133,7, 91 perces, a} 2,7 W/cm² teljesítmény mellett 34,9, 30,64, 35,33, 52,2 perces „D” értékek adódtak. Az eredményekből az következik, hogy a „D” értékek és az alkalmazott ultrahang teljesítmény fordított arányban állnak.

Azt javasoljuk, hogy bármilyen ultrahangkezelés folyamán, a fő fizikai paramétereket állandó értéken kell stabilizálni, vagy ha erre nincs mód, akkor az eredmények értékeléséhez ismerni kell a leglényegesebb fizikai paraméterek eredménymódosító hatását, illetve kezelés alatti módosulását és azokkal számolni kell.

5.2. Ultrahang hőhatása

            Az alkalmazott 9W/cm² teljesítmény mellett, tiszta szuszpendáló szerhez képest a szuszpenziókban kialakult hőmérsékleti értékek alacsonyabbak voltak. A kavitáció aktivitását csökkentette, illetve bizonyos esetekben a kavitáció kialakulását akadályozta, illetve megszüntette a hangtér szemcsetartalma. Az eredményekből az következik, hogy az ultrahangos kavitáció felel a fokozottabb hőképződésért, folyadékban.

Csak a vizsgálatok végső fázisában alakult ki az akusztikai jelenségek átváltásától függetlennek-tűnő hőmérséklet érték. Ebben a zónában viszont nem volt mérhető különbség a különböző koncentrációjú szuszpenzió minták és a szuszpendáló szerhez viszonyított hőmérsékletkülönbség értékei között sem. Javasoljuk, hogy az akusztikai jelenségek dinamikáját előzetesen meg kell ismerni, minden kezelt akusztikai rendszer, vagyis minden vizsgált anyag esetében, mely nélkülözhetetlen alapja kell, hogy legyen akár az aktív, akár a passzív az ultrahangos munkának.

5.3. Az akusztikai jelenségek vizsgálata

Műszeres elven nagy biztonsággal detektálható a kavitációs küszöb. A kavitációs határkoncentráció az alkalmazott 3-12 W/cm² mellett, liofilizált élesztőgombánál 2-4,2g/l, préselt élesztőgombánál 9,12-12,08g/l, dolomitlisztnél 0,88-5,12g/l tartományba esett, a teljesítménnyel egyenes arányban változva. A két különböző formátumú élesztőgomba nedves bázisra számolt szárazanyag tartalmára vonatkoztatva a kapott eredményeket, nagyon hasonló kavitációs határkoncentráció értékek adódtak az egyes teljesítményszintek mellett. Ebből arra a következtetésre jutottunk, hogy a kavitációs határkoncentráció alapvetően függ az egyes anyagok szárazanyag tartalmától.

A kavitáció kialakulási időpillanat dolomitlisztnél 750másodperc körüli, liofilizált élesztőgombánál 45másodperc körüli értéket mutatott, amely különbség az egyes részecskék térfogattömegéből és mozgásából származó tehetetlenségéből adódhat. Következésképpen a kavitációs határkoncentrációval és a kavitáció kialakulási időpillanattal a szemcsés anyagok minőségileg és mennyiségileg reprodukálható módon jellemezhetők. Azt javasoljuk, hogy figyelemmel kell lenni a különböző akusztikai jelenségek ultrahangtérbeli jelenlétének körülményeire és fizikai kritériumaira, továbbá szemcseanalitikai eljárásként, illetve gyors szárazanyag meghatározásra javasoljuk a fenti vizsgálati módszereket.

5.4. Saccharomyces cerevisiae élesztőgomba túlélési dinamikájának értékelése az akusztikai jelenségek figyelembevételével

Magasabb Saccharomyces cerevisiae kiinduló csíraszámú szuszpenziók esetén egyre később alakult ki az akusztikai áramlás után az állóhullám, majd a kavitáció. Az akusztikai áramlás tizedelési időintervallum értékei 160-130másodperc, az állóhullámé 1500-800másodperc között adódtak, a kiinduló sejtkoncentrációval fordított arányban. A kavitáció esetén 39-150másodperc közötti „D” értékek adódtak, koncentráció növekedésével egyenes arányban, 9W/cm² mellett. Kölcsönhatás volt az ultrahangtérbeli szuszpenzió koncentráció és az akusztikai jelenségek kialakulása között, illetve ebből következően, a szuszpenzióbeli sejtek túlélési dinamikája és a szuszpenzió koncentrációja között. Az ultrahangtérben akusztikai jelenség-sejtbiológiai hatás láncreakciók játszódtak le a besugárzás alatt. Javasoljuk, hogy a túlélési dinamikát meghatározó akusztikai jelenségeket a hangtér fizikai paraméterein keresztül befolyásoljuk, így szabályozhatjuk a sejtek túlélési dinamikáját magával a sejtkoncentrációval, visszacsatolás elvén.

5.5. Sejtanalitikai módszerek

            Az alkalmazott analóg sejtanalitikai rendszerrel Saccharomyces cerevisiae túlélési dinamikája egyszerűbben gyorsabban követhető volt, mint manuális vitális festéssel. A digitális sejtanalitikai eljárás segítségével szintén objektív eredményekhez jutottunk, azonban a mintavétel folyamatosságának megoldása további kutatást igényel. Javasoljuk, az alkalmazott analóg sejtanalitikai eljárás alkalmazását a sejtek ultrahang rezisztenciájának felderítése céljából, gyors módszerként. Segítségével indirekt módon információt kaphatunk egy sejtpopuláció koreloszlásáról, egy rendszer faji összetételéről, a környezeti analitikában toxicitásról, vagy mutagenitásról.

5.6. Pseudomonas aeruginosa baktérium ultrahangkezelése

A Pseudomonas aeruginosa baktérium „D” értékei 9W/cm² mellett akusztikai kavitáció esetén 10056-1205másodperc között, 6W/cm² esetén 2656-1968másodperc között adódtak az 1,24*10⁷-5,5*10⁷ kiinduló sejtkoncentrációkkal mindkét esetben fordított arányban, vagyis a magasabb csíraszám melletti alacsonyabb „D” értékek alakultak ki. Következésképpen, a fenti koncentrációtartományban a rendszer még nem érthette el a teljesítőképessége csúcsát, vagyis a kavitációs határkoncentrációt. Magasabb részecskekoncentrációnál egy kavitációs buborék összeomlása annak közelében lévő több sejtet is szétroncsolhat egyszerre. Alacsonyabb intenzitású, rövidebb időintervallumú ultrahangkezelés szaporodásserkentő hatást fejtett ki. Javaslatunk, hogy a vizsgált baktérium, illetve minden organizmus gazdaságos elpusztításához a kavitációs határkoncentráció közelében, de az alatt érdemes üzemeltetni a rendszert, vagyis egy állandó akusztikai jelenség biztonságos felső határa alatt, a teljesítőképesség maximumánál. A szaporodásserkentéshez pedig rövid időintervallumú alacsonyabb intenzitású kezelést kell alkalmazni.

5.7. Szelektív ultrahanghatás kritériumai

A Saccharomyces cerevisiae esetén a kavitáció tizedelési időintervallum – kiinduló szuszpenzió koncentráció egyenes arányban állnak, míg a Pseudomonas aeruginosa baktérium esetén e jelenség mellett fordított arány tapasztalható. A szelektivitás lényege, hogy amennyiben a kiinduló csíraszám mindkét vizsgált mikroorganizmus esetén 9,22*10⁷/ml, akkor elméletileg mindkét mikroorganizmus egyforma 737 másodperces tizedelési időintervallummal rendelkezik. Ha ennél alacsonyabb mindkettő sejtszáma, akkor az élesztőgombát, illetve fordított esetben a baktériumot lehet kiirtani a másik sejttípus mellől. A teljesítmény szelektivitása gyakorlatilag egyirányú, mivel az élesztőgomba ”D” értéke megközelítőleg tizede a baktériuménak, fordított eset az élesztőgomba legalább tíz nagyságrenddel magasabb koncentrációjánál fordulhat elő csak. Tehát, ha a vizsgált baktériumot az alacsonyabb kiinduló csíraszáma, vagyis a nagyobb „D” értéke ellenére kell kiirtani az élesztőgomba mellől, akkor a 6W/cm² melletti baktériumra gyakorolt szaporodásserkentő hatást akár több lépcsőben alkalmazva, a baktériumszám kellő mértékben megsokszorozható ahhoz, hogy „D” értéke az élesztőgomba alá kerüljön, így kiirthatóvá váljon az élesztőgomba mellől. Következésképpen az ultrahang alkalmas a sejtszám szelektív szabályzására, így javasoljuk annak alkalmazását akár más fajok esetén is szelektív sejtbiológiai kezelések kivitelezésére.