953 resultados para extraction method
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Pós-graduação em Química - IQ
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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In 2001, it was estimated that pesticide used worldwide exceeded 2.27 billion kilograms, over 35%, of which, were herbicides. Brazil is considered one of the leaders in the production of sugarcane and mainly ethanol as fuel. The monoculture of sugarcane requires the usage of a range of pesticides, among these, the herbicides diuron and tebuthiuron. The degradation products most studied (DCA and DCPU) are diuron's, especially for toxicological characteristics of this herbicide that is identified as carcinogen and suspected to be endocrine disruptor in mammals. After optimization of the chromatographic separation using HPLC-UV, the analytical curve was constructed in solvent and subsequently in the matrix (surface water). The extraction method contains the usage of SPE (solid phase extraction) (Strata-X, 200 mg/6 mL), applicating 1L of sample and elution with 5 mL of acetonitrile / methanol (50:50, v/v). Analysis by HPLC/UV was performed in gradient mode, acetonitrile/water (70/30-74/26 by 1 min, 74/26 - 78/22 till 3.2 min, returning to initial conditions and remaining this way until 10 min), 018 column (Phenomenex, 4.6 mm diameter, 250 mm long and 5pm particle size) and detection at 254 nm. Tests F and t were performed to verify the presence of the matrix effect. There was matrix effect to all analytes, ranging from -33% (DCA) and 38% (tebuthiuron). Thereby the method was optimized and validated for analysis of diuron, tebuthiuron, and DCPU DCA in surface water using HPLC/UV. The data obtained show that in order to assure the analytical reliability desired the use of the analytical curves in the matrix for the quantification of these analytes in water is required.
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Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA
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Black carbon (BC) is an important fraction of many soils worldwide and plays an important role in global C biogeochemistry. However, few studies have examined how it influences the mineralization of added organic matter (AOM) and its incorporation into soil physical fractions and whether BC decomposition is increased by AOM. BC-rich Anthrosols and BC-poor adjacent soils from the Central Amazon (Brazil) were incubated for 532 days either with or without addition of (13)C-isotopically different plant residue. Total C mineralization from the BC-rich Anthrosols with AOM was 25.5% (P < 0.05) lower than with mineralization from the BC-poor adjacent soils. The AOM contributed to a significantly (P < 0.05) higher proportion to the total C mineralized in the BC-rich Anthrosols (91-92%) than the BC-poor adjacent soils (69-80%). The AOM was incorporated more rapidly in BC-rich than BC-poor soils from the separated free light fraction through the intra-aggregate light fraction into the stable organo-mineral fraction and up to 340% more AOM was found in the organo-mineral fraction. This more rapid stabilization was observed despite a significantly (P < 0.05) lower metabolic quotient for BC-rich Anthrosols. The microbial biomass (MB) was up to 125% greater (P < 0.05) in BC-rich Anthrosols than BC-poor adjacent soils. To account for increased MB adsorption onto BC during fumigation extraction, a correction factor was developed via addition of a (13)C-enriched microbial culture. The recovery was found to be 21-41 % lower (P < 0.05) for BC-rich than BC-poor soils due to re-adsorption of MB onto BC. Mineralization of native soil C was enhanced to a significantly greater degree in BC-poor adjacent soils compared to BC-rich Anthrosols as a result of AOM. No positive priming by way of cometabolism due to AOM could be found for aged BC in the soils. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Indicators of soil quality associated with N-cycling were assessed under different land-use systems (native forest NAT, reforestation with Araucaria angustifolia or Pinus taeda and agricultural use AGR) to appraise the effects on the soil potential for N supply. The soil total N ranged from 2 to 4 g/kg (AGR and NAT, respectively), and the microbial biomass N ranged from 80 to 250 mg/kg, being higher in NAT and A. angustifolia, and lower in P. taeda and AGR sites. Activities of asparaginase (ca. 50200 mg NH4+-N/kg per h), glutaminase (ca. 200800 mg NH4+-N/kg per h) and urease (ca. 80200 mg NH4+-N/kg/h) were also more intense in the NAT and A. angustifolia-reforested soils, indicating greater capacity for N mineralization. The NAT and AGR soils showed the highest and the lowest ammonification rate, respectively (ca. 1 and 0.4 mg NH4+-N/kg per day), but the inverse for nitrification rate (ca. 12 and 26%), indicating a low capacity for N supply, in addition to higher risks of N losses in the AGR soil. A multivariate analysis indicated more similarity between NAT and A. angustifolia-reforested sites, whilst the AGR soil was different and associated with a higher nitrification rate. In general, reforestation with the native species A. angustifolia had less impact than reforestation with the exogenous species P. taeda, considering the soil capacity for N supply. However, AGR use caused more changes, generally decrease in indicators of N-cycling, showing a negative soil management effect on the sustainability of this agroecosystem.
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Mercury (Hg) pollution is a global environmental problem. Numerous Hg-contaminated sites exist in the world and new techniques for remediation are urgently needed. Phytoremediation, use of plants to remove pollutants from the environment or to render them harmless, is considered as an environment-friendly method to remediate contaminated soil in-situ and has been applied for some other heavy metals. Whether this approach is suitable for remediation of Hg-contaminated soil is, however, an open question. The aim of this thesis was to study the fate of Hg in terrestrial plants (particularly the high biomass producing willow, Salix spp.) and thus to clarify the potential use of plants to remediate Hg-contaminated soils. Plants used for phytoremediation of Hg must tolerate Hg. A large variation (up to 30-fold difference) was detected among the six investigated clones of willow in their sensitivity to Hg as reflected in their empirical toxicity threshold (TT95b), the maximum unit toxicity (UTmax) and EC50 levels. This gives us a possibility to select Hg-tolerant willow clones to successfully grow in Hgcontaminated soils for phytoremediation. Release of Hg into air by plants is a concern when using phytoremediation in practice. No evidence was found in this study that Hg was released to the air via shoots of willow, garden pea (Pisum sativum L. cv Faenomen), spring wheat (Triticum aestivum L. cv Dragon), sugar beet (Beta vulgaris L. cv Monohill), oil-seed rape (Brassica napus L. cv Paroll) and white clover (Trifolium repens L.). Thus, we conclude that the Hg burden to the atmosphere via phytoremediation is not increased. Phytoremediation processes are based on the ability of plant roots to accumulate Hg and to translocate it to the shoots. Willow roots were shown to be able to efficiently accumulate Hg in hydroponics, however, no variation in the ability to accumulate was found among the eight willow clones using CVAAS to analyze Hg content in plants. The majority of the Hg accumulated remained in the roots and only 0.5-0.6% of the Hg accumulation was translocated to the shoots. Similar results were found for the five common cultivated plant species mentioned above. Moreover, the accumulation of Hg in willow was higher when being cultivated in methyl-Hg solution than in inorganic Hg solution, whereas the translocation of Hg to the shoots did not differ. The low bioavailability of Hg in contaminated soil is a restricting factor for the phytoextraction of Hg. A selected tolerant willow clone was used to study whether iodide addition could increase the plant-accumulation of Hg from contaminated soil. Both pot tests and field trials were carried out. Potassium iodide (KI) addition was found to mobilize Hg in contaminated soil and thus increase the bioavailability of Hg in soils. Addition of KI (0.2–1 mM) increased the Hg concentrations up to about 5, 3 and 8 times in the leaves, branches and roots, respectively. However, too high concentrations of KI were toxic to plants. As the majority of the Hg accumulated in the roots, it might be unrealistic to use willow for phytoextraction of Hg in practice, even though iodide could enhance the phytoextraction efficiency. In order to study the effect of willow on various soil fractions of Hg-contaminated soil, a 5-step sequential soil extraction method was used. Both the largest Hg-contaminated fractions, i.e. the Hg bound to residual organic matter (53%) and sulphides (43%), and the residual fraction (2.5%), were found to remain stable during cultivations of willow. The exchangeable Hg (0.1%) and the Hg bound to humic and fulvic acids (1.1%) decreased in the rhizospheric soil, whereas the plant accumulation of Hg increased with the cultivation time. The sum of the decrease of the two Hg fractions in soils was approximately equal to the amount of the Hg accumulated in plants. Consequently, plants may be suitable for phytostabilization of aged Hg-contaminated soil, in which root systems trap the bioavailable Hg and reduce the leakage of Hg from contaminated soils.
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Die Verwendung von Metallen zur Entwicklung der heutigen fortschrittlichen technologischenrnGesellschaft lässt auf eine lange Geschichte zurück blicken. Im Zuge des letzten Jahrhundertsrnwurde realisiert, dass die chemischen und radioaktiven Eigenschaften von Metallen einernernsthafte Bedrohung für die Menschheit darstellen können. In der modernen Geochemie ist esrnallgemein akzeptiert, dass die spezifischen physikochemische Formen entscheidender sind, alsrndas Verhalten der gesamten Konzentration der Spurenmetalle in der Umwelt. Die Definition derrnArtbildung kann grob als die Identifizierung und Quantifizierung der verschiedenen Formen oderrnPhasen für ein Element zugeordnet werden. Die chemische Extraktion ist eine gemeinsamernSpeziierungstechnik bei der die Fraktionierung des Gesamtmetallgehaltes zur Analyse der Quellernanthropogener Metallkontamination und zur Vorhersage der Bioverfügbarkeit von verschiedenenrnMetallformen dient. Die Philosophie der partiellen und sequenziellen Extraktionsmethodernbesteht darin, dass insbesondere das Extraktionsmittel phasenspezifisch unter chemischemrnAngriff unterschiedlicher Mischungsformen steht. Die Speziation von Metall ist wichtig bei derrnBestimmung der Toxizität, Mobilität, Bioverfügbarkeit des Metalls und damit ihr Schicksal inrnder Umwelt und biologischem System. Die Artenbildungsanalyse kann für das Verständnis derrnAuswirkung auf die menschliche Gesundheit und bei ökologischen Risiken durch diernQuantifizierung von Metallspezies bei einem Untersuchungs-standort angewendet werden undrnanschließend können Sanierungsstrategien für den Standort umgesetzt werden. Mit Hilfe derrnSpezifizierung wurden Arsen und Kupfer in landwirtschaftlichem Kalkdünger und Thallium inrnkontaminierten Böden untersucht und in den folgenden Abschnitten im Einzelnen dargestellt.
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Among all possible realizations of quark and antiquark assembly, the nucleon (the proton and the neutron) is the most stable of all hadrons and consequently has been the subject of intensive studies. Mass, shape, radius and more complex representations of its internal structure are measured since several decades using different probes. The proton (spin 1/2) is described by the electric GE and magnetic GM form factors which characterise its internal structure. The simplest way to measure the proton form factors consists in measuring the angular distribution of the electron-proton elastic scattering accessing the so-called Space-Like region where q2 < 0. Using the crossed channel antiproton proton <--> e+e-, one accesses another kinematical region, the so-called Time-Like region where q2 > 0. However, due to the antiproton proton <--> e+e- threshold q2th, only the kinematical domain q2 > q2th > 0 is available. To access the unphysical region, one may use the antiproton proton --> pi0 e+ e- reaction where the pi0 takes away a part of the system energy allowing q2 to be varied between q2th and almost 0. This thesis aims to show the feasibility of such measurements with the PANDA detector which will be installed on the new high intensity antiproton ring at the FAIR facility at Darmstadt. To describe the antiproton proton --> pi0 e+ e- reaction, a Lagrangian based approach is developed. The 5-fold differential cross section is determined and related to linear combinations of hadronic tensors. Under the assumption of one nucleon exchange, the hadronic tensors are expressed in terms of the 2 complex proton electromagnetic form factors. An extraction method which provides an access to the proton electromagnetic form factor ratio R = |GE|/|GM| and for the first time in an unpolarized experiment to the cosine of the phase difference is developed. Such measurements have never been performed in the unphysical region up to now. Extended simulations were performed to show how the ratio R and the cosine can be extracted from the positron angular distribution. Furthermore, a model is developed for the antiproton proton --> pi0 pi+ pi- background reaction considered as the most dangerous one. The background to signal cross section ratio was estimated under different cut combinations of the particle identification information from the different detectors and of the kinematic fits. The background contribution can be reduced to the percent level or even less. The corresponding signal efficiency ranges from a few % to 30%. The precision on the determination of the ratio R and of the cosine is determined using the expected counting rates via Monte Carlo method. A part of this thesis is also dedicated to more technical work with the study of the prototype of the electromagnetic calorimeter and the determination of its resolution.
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Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.
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Tick-borne encephalitis (TBE), a viral infection of the central nervous system, is endemic in many Eurasian countries. In Switzerland, TBE risk areas have been characterized by geographic mapping of clinical cases. Since mass vaccination should significantly decrease the number of TBE cases, alternative methods for exposure risk assessment are required. We established a new PCR-based test for the detection of TBE virus (TBEV) in ticks. The protocol involves an automated, high-throughput nucleic acid extraction method (QIAsymphony SP system) and a one-step duplex real-time reverse transcription-PCR (RT-PCR) assay for the detection of European subtype TBEV, including an internal process control. High usability, reproducibility, and equivalent performance for virus concentrations down to 5 x 10(3) viral genome equivalents/microl favor the automated protocol compared to the modified guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction procedure. The real-time RT-PCR allows fast, sensitive (limit of detection, 10 RNA copies/microl), and specific (no false-positive test results for other TBEV subtypes, other flaviviruses, or other tick-transmitted pathogens) detection of European subtype TBEV. The new detection method was applied in a national surveillance study, in which 62,343 Ixodes ricinus ticks were screened for the presence of TBE virus. A total of 38 foci of endemicity could be identified, with a mean virus prevalence of 0.46%. The foci do not fully agree with those defined by disease mapping. Therefore, the proposed molecular test procedure constitutes a prerequisite for an appropriate TBE surveillance. Our data are a unique complement of human TBE disease case mapping in Switzerland.
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We describe here a new reversed-phase high-performance liquid chromatography with mass spectrometry detection method for quantifying intact cytokinin nucleotides in human K-562 leukemia cells. Tandem mass spectrometry was used to identify the intracellular metabolites (cytokinin monophosphorylated, diphosphorylated, and triphosphorylated nucleotides) in riboside-treated cells. For the protein precipitation and sample preparation, a trichloroacetic acid extraction method is used. Samples are then back-extracted with diethyl ether, lyophilized, reconstituted, and injected into the LC system. Analytes were quantified in negative selected ion monitoring mode using a single quadrupole mass spectrometer. The method was validated in terms of retention time stabilities, limits of detection, linearity, recovery, and analytical accuracy. The developed method was linear in the range of 1-1,000 pmol for all studied compounds. The limits of detection for the analytes vary from 0.2 to 0.6 pmol.
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It has been highlighted that RNA quality and appropriate reference gene selection is crucial for the interpretation of RT-qPCR results in human placental samples. In this context we investigated the effect of RNA degradation on the mRNA abundance of seven frequently used reference genes in 119 human placental samples. Combining RNA integrity measurements, RT-qPCR analysis and mathematical modeling we found major differences regarding the effect of RNA degradation on the measured expression levels between the different reference genes. Furthermore, we demonstrated that a modified RNA extraction method significantly improved RNA quality and consequently increased transcript levels of all reference genes.