Publikálva:

 

Lőrincz, A. – Neményi, M. (2002): A sejtkoncentráció-akusztikus jelenség - sejtéletképesség változás kölcsönhatásának vizsgálata ultrahangtérben. V. Nemzetközi Élelmiszertudományi Konferencia. A Szegedi Tudományegyetem Szegedi Élelmiszeripari Főiskolai Kara és az MTA Szegedi Területi Bizottsága, Agrárműszaki Szakbizottsága rendezésében. 2002. október 24–25. pp. 99-100. Teljes anyag megjelent CD lemezen. 6 SZTE-SZÉF ISBN 963482577X. (előadás + poszter)

 

A sejtkoncentráció-akusztikus jelenség-sejtéletképesség változás kölcsönhatásának vizsgálata ultrahang térben

 

Jól ismert tény, hogy az ultrahangnak hatása van a hangtér anyagi minőségére. Azt is tudjuk, hogy a hangtérben különböző jelenségek alakulhatnak ki, mint az akusztikus áramlás, az állóhullám, vagy a kavitáció, melyek a besugárzás körülményeitől függően küszöbszerűen alakulnak ki és válnak dominánssá egy adott szituációban. A különböző jelenségek kihasználásával módunk van speciális műveletek elvégzésére. A különböző biológiai anyagokkal kapcsolatos, ultrahang segítségével végzett műveletek hatékonyságának jó indikátora a sejtek roncsolódásának, illetve életképesség-változásának kezelés alatti vizsgálata. Sejtekkel kapcsolatos aktív műveletek a sejtfeltárás, az intracelluláris sejtorganellum-, vagy anyagcseretermék extrakció, sejt inaktiválás, ülepítés, szeparáció, esetleg szelektív szeparáció, sejtkoncentrálás, frakcionálás, térbeli manipuláció, további cél lehet az akusztikus áramlás segítségével végzett hő-, és anyag transzport folyamatok megerősítése. A hangtérbeli jelenségek kialakulását alapvetően befolyásolják a hangtér fizikai paraméterei. Élelmiszeripari alkalmazás esetén az emulgeálás, csírátlanítás, áramoltatás, hőmérsékletemelés, és más műveletek is elvégezhetőek. Szennyvízipari alkalmazás esetén elvégezhető a szuszpendált szemcse szedimentáció, szeparáció, aggregálás, manipuláció, inaktiválás, frakcionálás.

Vizsgálatainkban, 9 W/cm² teljesítmény és 1,117MHz frekvencia mellett meghatároztuk a hangtérbeli kavitáció megszűntetéséhez szükséges liofilizált Saccharomyces cerevisiae pékélesztő koncentráció g/l mennyiségét. Ezután e mennyiség többszöröseinek felhasználásával, követtük nyomon a hangtérben kialakult akusztikus jelenségeket, illetve szimultán, vitális festés segítségével a sejtek túlélési dinamikájának alakulását. A vizsgált akusztikus jelenségek az akusztikus áramlás, az állóhullám, a kavitáció jelenségei voltak. A hangtér fizikai paraméterei alapvetően befolyásolták a hangtérben kialakuló jelenségeket és azok kialakulási küszöbértékeit. A jelenségek visszahatottak a hangtér anyagi minőségére, így jelenség-hatás láncreakció zajlott le a besugárzás alatt. A dolgozat a különböző jelenségek által okozott sejtroncsoló hatás, illetve a hangtér fizikai állapotának, akusztikus jelenségek kialakulásában játszott szerepének megértésében segít.

Célunk a polidiszperz rendszerek egyes objektumainak szelektív inaktiválása, így ezért a különböző típusú szuszpendált sejtek túlélési dinamikájának megismerése elengedhetetlen. A szelektivitás két kézenfekvő úton valósítható meg, az egyik a sejtek egyes ultrahang jelenségekkel szembeni eltérő érzékenysége, a másik pedig a sejtek hangtérbeli frakcionálása, ultrahanggal. A jelenségközpontú nézőpontot azért tartjuk fontosnak, mivel hiába ismerjük a fő paramétereit rendszer geometriájának, a szuszpenziónak, valamint a besugárzás fizikai paramétereinek, úgy is nagyszámú ismeretlen paraméter marad, amelyek együtt hatva befolyásolják a kialakult jelenségeket és azok küszöb értékét.

 

 

 

The interaction of cell concentration – acoustis phenomena – cell viability changing of sound field umder ultrasound irradiation

 

Our experimental goal is realization the selective treatment with ultrasound again some underirable particle of whole ultrasonic field where besides any valuable particle. Such situation for example the underirable particles like the pathogen microbes in the food products. We used 9 [W/cm²] power and 1,117 [MHz] frequency ultrasound A conventionally freeze-dried Saccharomyces cerevisiae yeast was our test microbe. We measured the cavitation threshold concentration [g/l] from this microbe suspension. Then we used the manifolds of this cavitation threshold concentration of the microbe suspension in the sound field. In this way formation several acoustic phenomenas in the sound field. This phenomenas is the acoustic cavitation, the standing wave and the acoustic streaming. Under these phenomenas we measured the cell viability simultaneous with methylen blue test.

The first result, the suspension concentration influence the formation and the threshold values of acoustic phenomenas. Second, the survive ability influenced from acoustic phenomenas of cell suspensions. So the cell viability depend on cell concentration of sound field. The conclusion from examination, in the ultrasound field a dominant acoustic phenomena and biological effect interaction or chain reaction occur under the irradiation.