Impulsní elektrické výboje ve vodě a jejich využití v ekologii a medicíně aneb kam až sahá čtvrté skupenství hmoty. Pavel Šunka

Transkript

1 Impulsní elektrické výboje ve vodě a jejich využití v ekologii a medicíně aneb kam až sahá čtvrté skupenství hmoty Pavel Šunka Ústav fyziky plazmatu AV ČR sunka@ipp.cas.cz Úvod Plazmatem rozumíme směs elektricky nabitých (ionizovaných) a elektricky neutrálních částic, kde je stejný počet kladných a záporných nábojů (kvazineutralita) a jejíž rozměr je podstatně větší než tzv. Debayův poloměr. Debayův poloměr (původně odvozen pro elektrolyty) je vzdálenost na které je elektrické pole kladného iontu odstíněno okolními zápornými náboji. Více jak 90% veškeré hmoty ve vesmíru je ve stavu plazmatu. Na Zemi se plazma vyskytuje jen ve formě atmosférických výbojů blesky, Eliášův oheň apod. Častým tématem diskusí je trvale udržitelný rozvoj. K tomu, aby lidstvo přežilo potřebuje: a) dostatek energie b) dýchatelný vzduch c) dostatek pitné vody d) dostatek potravin Je patrné, že řešení bodů b) d) závisí na vyřešení bodu a). Ve všech těchto oblastech hraje fyzika plazmatu významnou roli. Ad a) Spotřeba energie roste a poroste rychleji než počet obyvatel Dnes žije 76% obyvatelstva v rozvojových zemích a spotřebovává pouze 26% světové produkce energie. Lze očekávat, že v příštích 50-ti letech se budou rozvojové země snažit dosáhnout dnešní úrovně rozvinutých zemí, což vyžaduje řádový nárůst primárních energetických zdrojů. Současná skladba energetických zdrojů: 88% spalování fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn, biomasa) 6% hydroelektrárny 6% jaderné reaktory Podíl ostatních zdrojů (solární, geotermální, vítr, příboj apod.) je zatím zanedbatelný a v nejbližších letech nelze očekávat, že alternativní zdroje pokryjí podstatnou část spotřeby energie. Spalování fosilních paliv uhlí, ropa, plyn, biomasa Zdroje fosilních paliv jsou mimo biomasy neobnovitelné Jejich zásoby se odhadují na 100 Q (Q = J, Země za den pohltí a opět vyzáří 4Q.) Nemá-li dojít k ovlivnění počasí, nemůže světová produkce energie přesáhnout 1% sluneční energie, tedy 15Q za rok. Produkty spalování: CO 2 zvýšená absorpce tepelného záření vznik skleníkového efektu oteplování Země Produkce kouře a prachu snižování průzračnosti atmosféry ochlazování Země Produkce škodlivin SO2, NOx, těžké kovy smog, kyselé deště, možný vliv na ozónovou vrstvu

2 Porušení současné tepelné rovnováhy Země může vést ke globální změně počasí a tím i k ohrožení produkce potravin vznik pouští v oblastech dnešních světových obilnic, záplavy, Hydroelektrárny tornáda apod. - Kryjí dnes 6% spotřeby energie a jejich podíl se v budoucnu podstatně nezvýší. Většina vhodných míst pro využití energie velkých řek je vyčerpána. Velké přehrady mění hydrologickou situaci a mohou představovat další rizika (Asuán, Gabčíkovo). Jaderné reaktory Zásoby paliva pro lehkovodní reaktory bez recyklace se odhadují na 70 Q. S využitím množivých reaktorů (U237) se zatím nepočítá. Velká přednost jaderných reaktorů jediný vliv na okolí je odpadní teplo energie se uvolňuje v uzavřeném prostoru. Hlavní problém jaderná bezpečnost a likvidace vyhořelého paliva. Solární energie Sluneční záření je nejpřirozenějším zdrojem energie. Jeho hlavní nevýhoda malá plošná hustota dopadajícího výkonu ( W/m2 v tropickém pásmu a W/m2 v mírném pásmu), navíc závislá na denní a roční době nutnost akumulace energie pro noční a zimní období. Zatím se ve větší míře využívá pouze tepelné složky záření sluneční kolektory (např. ohřev vody v bazénech, skleníky). Fotovoltaické články jsou zatím příliš nákladné a málo účinné. Během několika dekád se může podíl solární energie podstatně zvýšit, i když se zřejmě nestane rozhodujícím energetickým zdrojem. Termojaderné reaktory založené na slučování jader těžkých izotopů vodíku deuteria a tritia na helium s uvolněním 17,4 MeV energie. D + T He + 17,4 MeV Jde o stejný proces jaký probíhá na Slunci. Deuterium obsažené v 1 l vody má stejný energetický obsah jako 200 l benzínu. Vzhledem k zásobám vody v oceánech by řízená jaderná fůze definitivně vyřešila problém energetických zdrojů. Navíc, zdroj deuteria je dostupný pro všechny země a nebylo by třeba vést války o naftová pole. Výzkum fúzního reaktoru přesahuje možnosti jednotlivých zemí a proto probíhá v těsné mezinárodní spolupráci. Hlavními aktéry jsou Euratom (náš ústav je jeho asociací pro ČR), USA, Rusko, Japonsko, Čína, Indie a Jižní Korea. Letos byla podepsána dohoda mezi zmíněnými partnery o stavbě pokusného termojaderného reaktoru tokamaku ITER v jihofrancouzském jaderném středisku Cadarache. Výzkum fúzního reaktoru s magnetickým udržením plazmatu je asi nejtěžším problémem, který kdy fyzikové a inženýři řešili. Nízkotlaké nerovnovážné plazma Plazma v němž je teplota elektronů podstatně vyšší než teplota těžkých částic iontů a molekul. Lehké elektrony jsou elektrickým polem urychlovány na vyšší rychlosti než ionty a při srážce s atomem nebo iontem mu předají jen malou část své energie. Plazmochemie chemické procesy probíhající v plazmatu Chemické procesy jsou záležitostí elektronových obalů částic. V nízkotlakém výboji je elektronová teplota kolem 10eV, což odpovídá K, přičemž těžké částice mají teplotu blízkou pokojové. Energetické elektrony při srážkách excitují molekuly, způsobují jejich disociaci a tvorbu radikálů. V takové směsi pak může dojít ke tvorbě nových chemických látek. Plazma nízkotlakých výbojů (zářivky, neonky apod.) je vždy nerovnovážné. Plazmové technologie s nízkotlakými výboji jsou hojně využívány ve výrobě mikroelektroniky

3 Nerovnovážné plazma při atmosférickém tlaku Vlivem častých srážek elektronů s těžkými částicemi se teploty obou druhů částic rychle vyrovnávají (v elektrickém oblouku jsou prakticky stejné). Ke generaci nerovnovážného plazmatu za atmosférického tlaku jsou nutná silná elektrická pole. Nejčastějšími zdroji nerovnovážného plazmatu při atmosférickém tlaku jsou korónové a barierové výboje. Průmyslové využití ozonizátory, čističky vzduchu, odstraňování pachů z kuchyní, úpravy povrchů plastických hmot - náhrada za škodlivé chemikálie, hoření s podporou plazmatu apod. Ve stadiu výzkumu je odstraňování SO 2 a NO x z kouřových a výfukových plynů (u spalovacích motorů zajistit čištění výfukových plynů při studeném startu, kdy ještě nefungují katalyzátory). Impulsní elektrické výboje ve vodě Voda a elektřina jsou ve vědomí většiny lidí zafixovány jako dva nesmiřitelné živly. Jsou však oblasti, kde se tyto živly nejen snášejí, ale mohou být i lidem užitečné. Voda je díky struktuře svých molekul silně polární kapalinou. Její molekuly mají vlivem ne zcela vyrovnaného náboje H a O dipólový moment, který způsobuje, že voda má vysokou permitivitu (ε r = 80) a vedle toho má vždy nenulovou elektrickou vodivost σ. Je-li voda vystavena účinku elektrického pole E po dobu t chová se jako dielektrikum, pokud je doba t << ε/σ. V opačném případě (t >>ε/σ) se voda chová jako iontový polovodič. Pro pražskou vodovodní vodu s vodivostí σ kolem 400 µs/cm je časová konstanta τ = ε/σ = 18 ns. Vidíme tedy, že ve většině reálných případů je vodu nutno chápat jako iontový polovodič. Další zvláštností vody je to, že eventuální elektrony jsou ve vodě obklopeny molekulami vody (jsou tzv. hydratované ) a tudíž, tyto těžké útvary jsou málo pohyblivé a na přenosu elektrických nábojů se prakticky nepodílejí. Pokud vzniká ve vodě (v kapalné fázi) elektrický výboj, potom je proud výboje přenášen ionty s malou pohyblivostí. Tím se elektrické výboje ve vodě zásadně liší od výbojů v plynech. Koróně podobné elektrické výboje ve vodě Detailní mechanismus vzniku korónového výboje ve vodě není zatím znám. Z experimentů se však ví, že k jeho vzniku je nutné elektrické pole řádu 1 MV/cm. Je rovněž známo, že se výboj snáze zapaluje z kladné elektrody než ze záporné. Jak vytvořit tak silná pole při použití rozumných napětí řádu desítek kv? Nejjednodušší cestou je použití elektrod ve tvaru hrot-rovina. Elektrické pole na hrotu izolovaném od okolní kapaliny je možno odhadnout jako E = U/r kde U je použité napětí a r je poloměr křivosti hrotu jehly. Je zřejmé, že ostřejší jehly zapálí výboj při nižších napětích. Avšak vlivem eroze ve výboji je jejich doba života při středním výkonu kolem 100W limitována desítkami minut. Proto jsme vyvinuli tzv. kompozitní anodu, která sestává z kovové elektrody pokryté tenkou (0,3 mm) vrstvou porézní keramiky. Tato vrstva se na elektrodu nanáší metodou plazmového stříkání. Díky rozdílům v ε a σ mezi vodou a keramickou vrstvou se prakticky celý potenciální rozdíl soustředí na keramické vrstvě. Elektrické pole na povrchu kovové elektrody lze tak odhadnout jako

4 E = U/d c kde d c je tloušťka keramické vrstvy. Kompozitní anody se dají vyrábět v různých tvarech a velikostech a umožňují tak vytvářet plazma ve velkých objemech. Další možností je tzv. diafragmový výboj. Vložíme-li mezi rovinné elektrody dielektrickou přepážku s malým otvorem vzniká v tomto otvoru koróně podobný výboj, který není v kontaktu se žádnou z elektrod. Diafragmový výboj je možné modifikovat tak, že izolační vrstva je přímo na anodě. Např. trubková kovová anoda je pokryta izolantem a jsou v ní vyvrtané malé dírky. Katodou je vnější koaxiální trubka. Upravovanou vodu čerpáme do vnitřního objemu anody a máme zaručeno, že projde přes aktivní zónu výboje. Základní představa o mechanizmu korónového výboje ve vodě vychází z analogie vzniku tohoto streamerového výboje v plynech. To znamená, že pokud na anodě dojde k ionizaci jsou elektrony odsávány elektrickým polem na anodu a málo pohyblivé ionty vytváří elektrické pole prostorového náboje, které umožňuje šíření výbojového kanálu streameru. Avšak na rozdíl od výbojů v plynech, kde jsou přítomny pouze náboje vytvořené výbojem, ve vodě máme vlivem její vodivosti navíc pozadí volných nábojů - iontů. Je tedy zřejmé, že vodivost vody bude zásadně ovlivňovat charakter výboje. Ionty, přítomné ve vodě budou kompenzovat elektrické pole prostorového náboje na čele kanálu a tím zamezí jeho dalšímu šíření. Dosavadní výzkumy korónových výbojů ve vodě prokázaly, že ve výboji vznikají silná elektrická pole, radikály H, O, OH a molekuly peroxidu vodíku H 2 O 2. Při větších vodivostech pak navíc silné ultrafialové záření a rázové vlny. Kombinované účinky všech těchto produktů výboje dávají široké možnosti jejich využití. Odstraňování malých toxických organických příměsí z vody Je známo, že některé organické aromatické látky jako je např. fenol znehodnotí pitnou vodu i ve velmi malých koncentracích 1 ppm. Zároveň se ví, že se jedná o látky chemicky velmi stabilní, které odolávají biologickým metodám čistění vody. Prokázali jsme, že působením korónového výboje dochází k jejich postupné oxidaci a v principu by bylo možné je zoxidovat až na CO 2 a vodu. Jednalo by se však o velmi nákladný proces. Experimenty prokázaly, že hlavním oxydantem jsou radikály OH. Ty sice ve výboji vznikají, ale v krátkých časech se slučují na peroxid vodíku H 2 O 2, který má podstatně nižší oxidační potenciál než OH radikál. Je však možné využít Fentonovy reakce Fe 2+ + H 2 O 2 Fe 3+ + OH + OH -, čímž se celý proces asi stokrát urychlí. Pro eventuální praktické využití se počítá s tím, že výboj by oxidoval příměsi jen to takového stupně, aby mohly být následně využity biologické metody čištění. Podobně mohou být využity OH radikály k odbarvování odpadní vody z textilního průmyslu. Používaná organická barviva jsou tvořena složitými molekulami s několika benzenovými jádry. Působením výboje s využitím Fentonovy reakce dochází velmi rychle k úplnému odbarvení vody. Dosavadní studie prokázaly, že hlavní chemicky aktivní látkou, kterou výboj produkuje, je peroxid vodíku. Uvažuje se rovněž o kombinaci výboje s katalytickými účinky TiO 2. Studují se také kombinované výboje hořící jak ve vodě, tak v plynné fázi nad vodní hladinou. Výboj v plynné fázi produkuje ozon, který se ve vodě rozpouští a zesiluje tak oxidační účinky vodního výboje. Odstraňování mikroorganismů z vody

5 Mikrobiální znečištění vody je problémem nejen u čističek odpadních vod, ale také např. zarůstání vodních ploch řasami a sinicemi. Provedli jsme experiment v němž jsme nechali projít aktivovaný kal z komerční čističky odpadních vod modifikovaným diafragmovým výbojem. Ve dvouminutových intervalech se odebíraly vzorky. Ty se pak naředily a inkubovaly 24 hodin na živné půdě a počítalo se kolik vyrostlo kolonií (colonyformig units). Ukázalo se, že během 20 minut působení výboje klesl počet bakterií o čtyři řády. Podobně jsme nechali projít modifikovaným diafragmovým výbojem vodu se zelenými řasami. Ukázalo se, že z původních 60 tisíc řas nepřežila desetiminutové působení výboje žádná. V účinnosti výboje na mikroorganismy hraji patrně značnou roli silná elektrická pole. Vliv elektrických polí (bez výboje) na buňky je studován samostatně. Vychází se z toho, že buněčné membrány mají vysokou permitivitu ε, tím se v elektrických polích polarizují a působí na ně elektrická síla. Zjistilo se, že při určité intenzitě pole (řádu desítek kv/cm) se v membránách vytvářejí póry electroporation, které se časem zacelí. Při ještě vyšších polích dochází k nevratnému roztržení membrán. Tohoto efektu se dá využít ke sterilizaci potravin (mléko, džusy), k energeticky méně náročné výrobě cukru, k účinnějšímu získávání vinného moštu apod. V medicíně se electroporation využívá ke zvýšení propustnosti membrán nádorových buněk pro cytostatika. Generace fokusovaných rázových vln ve vodě Nejrozšířenější aplikací fokusovaných rázových vln ve vodě je tzv. litotrypsie, což je odstraňování ledvinových kamenů bez operace. My jsme před téměř 20 roky ve spolupráci s Lékařskou fakultou UK vyvinuli generátor fokusovaných rázových vln se silnoproudým jiskrovým výbojem ve vodě. Jiskrový výboj mezi hrotovými elektrodami vzdálenými od sebe kolem 1 mm generuje ve výbojovém kanálu při proudech kolem 10 ka extrémně vysoké tlaky řádu GPa (10tisíc atmosfér). Vzhledem k tomu, že průměr kanálu rovněž nepřesahuje 1 mm, je možno považovat výboj za bodový zdroj ze kterého se šíří silná kulová rázová vlna. Umístí-li se tento výboj do ohniska kovového elipsoidu (jeho jedné poloviny), bude většina energie kulové vlny po odrazu od stěn reflektoru znovu soustředěna do místa, kde by bylo druhé ohnisko. Vzhledem k tomu, že měkké lidské tkáně jsou z 80% tvořeny vodou, vlna do člověka proniká jen s malým útlumem. Pokud se v oblasti druhého ohniska nachází ledvinový kámen, dochází vlivem rozdílných akustických impedancí kamene a okolní tekutiny k částečnému odrazu vlny od kamene a jejímu částečnému průchodu kamenem. Tím vzniká mechanické namáhání kamene a při překročení meze pevnosti kamene k jeho rozlomení. Opakovaným působením fokusované rázové vlny je kámen postupně rozdrcen na úlomky menší než 1 mm, které pak odcházejí z těla pacienta přirozenou cestou. Stojí za povšimnutí, že amplituda tlakové fáze rázové vlny dosahuje MPa, náběžná hrana vlny je kratší než 100 ns a celý tlakový impuls trvá kolem 500 ns. K lokalizaci kamene se používá buď rentgenového nebo ultrazvukového zaměření. Reflektor s vodou je uzavřen gumovým vakem. Při správném nastavení polohy pacienta vůči generátoru se vak přitiskne na tělo pacienta. Dobrý akustický kontakt mezi vakem a kůží se zajistí pomocí gelu. K rozdrcení kamene o rozměru mm je potřeba 2 3 tisíc rázů. Spouštění generátoru je synchronizováno s necitlivou fází srdečního cyklu, aby se vyloučil eventuální vznik srdečních arytmií. Celý zákrok tak trvá minut. Litotrypsie rázovou vlnou je vhodná k léčbě více než 90% pacientů s tímto onemocněním. České litotryptory vyráběla od počátku devadesátých let firma MEDIPO Brno, která však koncem devadesátých let zbankrotovala. V České republice je těmito přístroji vybaveno 17 nemocnic a z dob Československa také dvě nemocnice na Slovensku. Na těchto přístrojích bylo provedeno víc než 100 tisíc zákroků. Vzhledem k tomu, že u některých pacientů se musí

6 zákrok opakovat, je počet vyléčených někde mezi tisíci. Litotrypsie rázovou vlnou je dnes rutinní metodou. Pacient je při zákroku při vědomí, jen s lehkou analgezií. Tato metoda mnoha lidem ulehčila život a někteří jí vděčí za své přežití. Velký úspěch v odstraňování ledvinových kamenů vyvolal úvahy zda by nešlo rázové vlny využít i v jiných oblastech medicíny. Částečně úspěšné byly pokusy využít rázové vlny ke zlepšení srůstání špatně srůstajících zlomenin. V posledních letech se začíná do klinické praxe zavádět využití nefokusovaných rázových vln malé amplitudy k odstraňování bolestí pohybového ústrojí jako jsou tenisové lokty, golfová kolena, bolesti páteře apod. Rázové vlny jsou také využívány ve sportovním lékařství. Mechanismus účinů rázových vln není v těchto případech znám, ale publikované výsledky hovoří o úspěšnosti %. Další oblast využití rázových vln je ve veterinární medicíně, zejména u závodních koní. Ve stadiu výzkumu je využití fokusovaných rázových vln k ovlivňování růstu nádorů. Atraktivnost rázových vln spočívá v tom, že měkkými tkáněmi dobře pronikají. Avšak, v porovnání s drcením kamenů se zde jedná o podstatně složitější problém. Kámen představuje silnou akustickou nehomogenitu čímž prakticky lokalizuje účinek rázové vlny. Pokud rázová vlna kámen mine, vychází z těla pacienta s malým útlumem, aniž by měkké tkáně poškodila. Nádorová tkáň je však akusticky téměř stejná jako tkáň zdravá a k dosažení nějakého účinku se musí využít jiné mechanismy než u drcení kamenů. Pokusy využít k ovlivnění růstu nádorů rázovými vlnami modifikovaných generátorů z komerčních litotryptorů byly prakticky neúspěšné. Jediný efekt, který se pozoroval bylo mírné zlepšení účinnosti cytostatik v kombinaci s rázovými vlnami. Teprve v posledních letech jsou vyvíjeny speciální generátory, které by měly sloužit k výzkumu léčení nádorů. Vedle toho se pro terapii nádorů bouřlivě rozvíjí vysoce intenzivní fokusovaný ultrazvuk. Pro výzkum terapie nádorů, který rovněž děláme ve spolupráci s Lékařskou fakultou UK, jsme vyvinuli zcela nový způsob generace fokusovaných rázových vln. Vycházeli jsme z toho, že pokud má být dosaženo lokálního účinku rázové vlny v akusticky homogenním prostředí, pak je buď nutné využít efektu kavitací, nebo vytvořit dvě po sobě následující rázové vlny tak, že první vlna vytvoří akustickou nehomogenitu (podobně jako u kamenů) a druhá vlna se na ní utlumí. Využili jsme k tomu znalostí z výzkumu výbojů pro čištění vody, kde jsme pozorovali, že pokud je kompozitní elektroda v silně vodivé vodě, vytváří se na ní velké množství výbojových kanálků, které rovnoměrně pokrývají celý povrch elektrody. Použili jsme tedy válcovou kompozitní elektrodu ( 60x100mm, povrch cca 200cm 2 ). Mnohokanálový výboj na takové elektrodě vytváří válcovou tlakovou vlnu šířící se od anody. Tato vlna je fokusována kovovým reflektorem ve tvaru části rotačního paraboloidu, který vzniká rotací paraboly kolem osy kolmé k ose paraboly a procházející jejím ohniskem. Fokusací se tlaková vlna postupně transformuje na vlnu rázovou. Lze si to představit tak, že čelo vlny postupuje do neporušené vody rychlostí zvuku. Následující části vlny se šíří do již stlačené vody, a tedy větší rychlostí a postupně dohánějí čelo, čímž se vytváří téměř skoková změna tlaku. Za tlakovou fází vzniká poměrně silná vlna zředění. Pokud amplituda vlny zředění překročí kavitační práh (pevnost vody na tah), vznikají kavitace, které při svém kolapsu mohou narušovat buňky. Prokázali jsme, že generátor vytváří rázovou vlnu jejíž tlaková fáze přesahuje v ohnisku 100MPa a podtlaková fáze s amplitudou kolem 25 MPa vytváří kavitace. Průměr ohniska na poloviční amplitudě tlaku je 2,5 mm. V dalších experimentech jsme válcovou anodu rozdělili na dvě izolované části napájené ze dvou nezávislých zdrojů, čímž máme možnost generovat dvě po sobě následující rázové vlny fokusované do společného ohniska. V prvních experimentech jsme chtěli prokázat, že rázová vlna může účinně interagovat s objekty buněčných rozměrů. Exponovali jsme rázovou vlnou lidskou krev. Z porušených červených krvinek vyteče hemoglobin a podle zabarvení roztoku je možno určit počet

7 rozrušených krvinek. Ukázalo se, že 50 rázů způsobuje téměř úplnou hemolýzu krve. Při použití generátoru z klinického litotryptoru byla hemolýza dvakrát nižší i po 200 rázech. K ověření toho, zda rázová vlna proniká do tkání jsme použili čerstvou bramboru, která má velký obsah vody. Je známo, že mechanické poškození brambory způsobuje zčernání poškozeného místa. Exponovali jsme bramboru 10 rázy, potom jsme ji rozřízli podél osy šíření vlny a po určité době se uvnitř brambory v místě ohniska objevilo poškozené místo, aniž by došlo k poškození povrchu brambory. Podobné výsledky jsme dostali při expozici různých mrtvých zvířecích orgánů. K pokusům s expozicí zdravých živých tkání byl vybrán laboratorní králík. Králík byl anestetizován, zbaven na břichu chlupů a exponován různým počtem rázů tak, že měl ohnisko vlny v oblasti jater. Druhý den a po 6 dnech byl vyšetřen na magnetické rezonanci. Ze snímků je vidět, že došlo k lokálnímu poškození jater. Rozměr poškozené oblasti byl 5x15 mm. Histologie poškozených jater ukázaly, že přechod mezi poškozenou a zdravou tkání je velmi ostrý několik buněčných vrstev. V posledních experimentech jsme exponovali suspenzi nádorových buněk (melanom B16). Ampulka se suspenzí buněk byla umístěna v ohnisku rázové vlny a exponována 150 a 600 rázy. Exponované buňky byla aplikovány 6 laboratorním myším. Dalším 6 myším byl aplikován stejný počet neexponovaných buněk. Před aplikací byly buňky spočítány, aby byla jistota, že se oběma skupinám aplikuje stejný počet buněk. Je zajímavé, že ani expozice 600 rázy nevede ke znatelnému snížení počtu živých buněk. Po dobu 50 dní byl sledován u obou skupin růst nádorů měřil se jeho objem. V obou případech (150 i 600 rázů) se zjistilo, že nádory z exponovaných buněk rostou pomaleji. V případě 600 rázů je tento efekt daleko výraznější. Průměrná doba přežití byla u kontrolní skupiny 17,5 dne, zatímco u exponované skupiny byla nejméně 45 dní. Závěr Impulsní elektrické výboje ve vodě a nad vodní hladinou mají potenciálně širokou oblast aplikací. Čistá voda bude v budoucnu stále vzácnější surovinou. Proto je třeba hledat takové metody čištění v nichž se toxické příměsi změní na chemicky stabilní a neškodné látky. Vazba mezi fyzikou plazmatu a chemií vyústila ve vznik samostatné disciplíny plazmochemie. Rychle se rozvíjí studium interakce elektrických polí s buněčnými strukturami. Blízko průmyslovému využití jsou aplikace elektrických polí v cukrovarnictví a vinařství. Odstraňování ledvinových kamenů rázovou vlnou revolučně změnilo terapii těchto onemocnění. Využití rázových vln může přispět k efektivnějšímu léčení některých nádorových onemocnění