DNA extraction using the QIAsymphony: Evaluation of PCR inhibitor removal

The goal of this study was to compare the quantity and purity of DNA extracted from biological tracesusing the QIAsymphony robot with that of the manual QIAamp DNA mini kit currently in use in ourlaboratory. We found that the DNA yield of robot was 1.6-3.5 times lower than that of the manualprotocol. This resulted in a loss of 8% and 29% of the alleles correctly scored when analyzing 1/400 and 1/800 diluted saliva samples, respectively. Specific tests showed that the QIAsymphony was at least 2-16times more efficient at removing PCR inhibitors. The higher purity of the DNA may therefore partlycompensate for the lower DNA yield obtained. No case of cross-contamination was observed amongsamples. After purification with the robot, DNA extracts can be automatically transferred in 96-wellsplates, which is an ideal format for subsequent RT-qPCR quantification and DNA amplification. Lesshands-on time and reduced risk of operational errors represent additional advantages of the robotic platform.

Transvaginal specimen extraction in colorectal surgery: current state of the art.

Aim  Background The expected benefit of transvaginal specimen extraction is reduced incision-related morbidity. Objectives A systematic review of transvaginal specimen extraction in colorectal surgery was carried out to assess this expectation. Method  Search strategy The following keywords, in various combinations, were searched: NOSE (natural orifices specimen extraction), colorectal, colon surgery, transvaginal, right hemicolectomy, left hemicolectomy, low anterior resection, sigmoidectomy, ileocaecal resection, proctocolectomy, colon cancer, sigmoid diverticulitis and inflammatory bowel diseases. Selection criteria Selection criteria included large bowel resection with transvaginal specimen extraction, laparoscopic approach, human studies and English language. Exclusion criteria were experimental studies and laparotomic approach or local excision. All articles published up to February 2011 were included. Results  Twenty-three articles (including a total of 130 patients) fulfilled the search criteria. The primary diagnosis was colorectal cancer in 51% (67) of patients, endometriosis in 46% (60) of patients and other conditions in the remaining patients. A concurrent gynaecological procedure was performed in 17% (22) of patients. One case of conversion to laparotomy was reported. In two patients, transvaginal extraction failed. In left- and right-sided resections, the rate of severe complications was 3.7% and 2%, respectively. Two significant complications, one of pelvic seroma and one of rectovaginal fistula, were likely to have been related to transvaginal extraction. The degree of follow up was specified in only one study. Harvested nodes and negative margins were adequate and reported in 70% of oncological cases. Conclusion  Vaginal extraction of a colorectal surgery specimen shows potential benefit, particularly when associated with a gynaecological procedure. Data from prospective randomized trials are needed to support the routine use of this technique.

Ex-PRESS R-50 miniature glaucoma implant insertion under the conjunctiva combined with cataract extraction

Rapport de synthèse : Le glaucome à angle ouvert est une neuropathie optique chronique progressive pour laquelle de nombreux traitements tant médicaux que chirurgicaux ont été proposés. La prise en charge chirurgicale s'articule principalement autour de deux chirurgies filtrantes, la trabéculectomie et la sclérectomie profonde avec implant de collagène. Cependant, les complications postopératoires de ces deux interventions étant relativement fréquentes, la recherche s'est orientée vers des traitements alternatifs dont la mise en place de micro-drains. Ces implants de drainage diminuent la pression intraoculaire en créant un court-circuit du flux d'humeur aqueuse de la chambre antérieure vers l'espace sous-conjonctival avec formation d'une bulle de filtration. L'implant Ex-PRESS R-50 est un implant miniature (2.5 mm de long pour 400 µm de diamètre) en acier inoxydable et biocompatible. La présente étude s'est proposée d'étudier l'efficacité et la sécurité de l'implant miniature Ex-Press R-50 lors d'une opération combinée cataracte-glaucome. Trente-cinq yeux de 35 patients (âge moyen: 75 ans) ont été inclus dans l'étude. Tous les patients ont bénéficié d'une opération de la cataracte par phacoemulsification et mise en place d'un implant de chambre postérieure suivie de l'implantation du micro-drain. Les pressions intraoculaires préopératoires et postopératoires, la meilleure acuité visuelle corrigée, le nombre de médicaments anti-glaucomateux ainsi que le type et le nombre de complications ont été évalués mensuellement puis tous les 6 mois pendant 4 ans. Le succès total a été défini par une pression postopératoire finale inférieure à 18mmHg sans traitement médical associé, le succès partiel par une pression postopératoire finale inférieure à 18mmHg avec ou sans traitement médical associé.. Le suivi moyen a été de 36.9 mois avec une baisse de la pression intraoculaire significative d'environ 25%. Une augmentation de l'acuité visuelle a été observée après l'opération de la cataracte et le nombre de médicaments anti-glaucomateux a été réduit de 57%. Dix patients ont bénéficié d'un traitement supplémentaire de la bulle de filtration par injection d'anti-métabolite (mitomycine C). Nous avons observé 8 complications majeures (4 érosions conjonctivales et 4 obstructions de l'orifice interne du micro-drain), toutes suivies de l'ablation de l'implant et de la réalisation d'une chirurgie classique du glaucome. En se basant sur les courbes de Kaplan-Meier à 48 mois, le taux de succès total était de 32.7% et le succès partiel de 53.7%. Nous pouvons conclure suite à ce travail que l'implant miniature Ex-PRESS R-50 est associé à un nombre trop élevé de complications, même si les cas non compliqués ont bénéficié d'une baisse significative de la pression intraoculaire. La modification de l'architecture du micro-drain ainsi que de la technique chirurgicale devrait augmenter le taux de succès.

Évaluation des effets du counseling d'orientation: Influence de l'alliance de travail et des caractéristiques individuelles.

L'objectif de ce travail est l'analyse des composantes psychologiques et relationnelles en jeu dans le counseling d'orientation, plus particulièrement du rôle de l'alliance de travail et des caractéristiques individuelles des clients en tant que facteurs d'explication du succès de l'intervention. L'étude porte sur un échantillon de 101 personnes, âgées de 15 à 41 ans et impliquées dans une démarche d'accompagnement en orientation scolaire et professionnelle. La satisfaction vis-à-vis de l'intervention, les niveaux d'indécision vocationnelle (CDDQ) au début et à l'issue de l'intervention, l'alliance de travail (WAI), la personnalité (NEO-FFI-R), ainsi que les caractéristiques sociodémographiques ont été évalués à l'aide d'instruments validés. L'impact des consultations est observé à travers une réduction importante du niveau d'indécision, t (87) = 9.27 , p < .001, d = .77. Les résultats montrent une forte association entre l'alliance et la satisfaction, r = .54, p < .001, ainsi qu'un lien négatif entre l'alliance et le niveau d'indécision à l'issue de l'intervention, r = -.31, p < .01. En outre, certaines dimensions de la personnalité, comme le névrosisme ou le caractère consciencieux, contribuent à l'explication des effets observés. Cependant, la personnalité et les variables sociodémographiques ne constituent pas des variables modératrices de la relation entre l'alliance de travail et la satisfaction ou l'indécision à l'issue de l'intervention. Cette étude témoigne que les effets du counseling d'orientation dépendent aussi bien de facteurs cognitifs que de paramètres affectifs et relationnels.

Determination of the Enantiomers of Mianserin and its Metabolites in Plasma by Capillary Electrophoresis After Liquid-Liquid Extraction and On-Column Sample Preconcentration

Capillary electrophoresis has drawn considerable attention in the past few years, particularly in the field of chiral separations because of its high separation efficiency. However, its routine use in therapeutic drug monitoring is hampered by its low sensitivity due to a short optical path. We have developed a capillary zone electrophoresis (CZE) method using 2mM of hydroxypropyl-β-cyclodextrin as a chiral selector, which allows base-to-base separation of the enantiomers of mianserin (MIA), desmethylmianserin (DMIA), and 8-hydroxymianserin (OHMIA). Through the use of an on-column sample concentration step after liquid-liquid extraction from plasma and through the presence of an internal standard, the quantitation limits were found to be 5 ng/mL for each enantiomer of MIA and DMIA and 15 ng/mL for each enantiomer of OHMIA. To our knowledge, this is the first published CE method that allows its use for therapeutic monitoring of antidepressants due to its sensitivity down to the low nanogram range. The variability of the assays, as assessed by the coefficients of variation (CV) measured at two concentrations for each substance, ranged from 2 to 14% for the intraday (eight replicates) and from 5 to 14% for the interday (eight replicates) experiments. The deviations from the theoretical concentrations, which represent the accuracy of the method, were all within 12.5%. A linear response was obtained for all compounds within the range of concentrations used for the calibration curves (10-150 ng/mL for each enantiomer of MIA and DMIA and 20-300 ng/mL for each enantiomer of OHMIA). Good correlations were calculated between [(R) + (S)]-MIA and DMIA concentrations measured in plasma samples of 20 patients by a nonchiral gas chromatography method and CZE, and between the (R)- and (S)-concentrations of MIA and DMIA measured in plasma samples of 37 patients by a previously described chiral high-performance liquid chromatography method and CZE. Finally, no interference was noted from more than 20 other psychotropic drugs. Thus, this method, which is both sensitive and selective, can be routinely used for therapeutic monitoring of the enantiomers of MIA and its metabolites. It could be very useful due to the demonstrated interindividual variability of the stereoselective metabolism of MIA.

Polyethylene glycol and polyvinylpirrolidone effect on bacterial rRNA extraction and hybridization from cells exposed to tannins

In order to detect fluctuations in ruminal microbial populations due to forage tannins using 16S ribosomal RNA (rRNA) probes, recovery of intact rRNA is required. The objective of this work was to evaluate the effect of polyethylene glycol (PEG) and polyvinylpirrolidone (PVP) on extraction of bacterial rRNA, in the presence of tannins from tropical legume forages and other sources, that hybridize with oligonucleotide probes. Ruminococcus albus 8 cells were exposed to 8 g/L tannic acid or 1 g/L condensed tannins extracted from Acacia angustissima, banana (Musa sp.) skin, Desmodium ovalifolium, red grape (Vitis vinifera) skin and Inga edulis, or no tannins. Cells were rinsed with Tris buffer pH 7 containing either 8% PEG or 6% PVP prior to cell lysis. Total RNA samples rinsed with either PEG or PVP migrated through denaturing agarose gels. The 16S rRNA bands successfully hybridized with a R. albus species-specific oligonucleotide probe, regardless of tannin source. The effect of rinsing buffers on the density of 16S rRNA bands, as well as on the hybridization signals was compared. There were significant effects (P<0.01) when the controls were compared to either buffer treatments due to tannin type, buffer used and the interaction of tannin type and buffer. The significant interaction indicates the influence of tannin type on the parameters evaluated.

Bump time-frequency toolbox: a toolbox for time-frequency oscillatory bursts extraction in electrophysiological signals

Background: oscillatory activity, which can be separated in background and oscillatory burst pattern activities, is supposed to be representative of local synchronies of neural assemblies. Oscillatory burst events should consequently play a specific functional role, distinct from background EEG activity – especially for cognitive tasks (e.g. working memory tasks), binding mechanisms and perceptual dynamics (e.g. visual binding), or in clinical contexts (e.g. effects of brain disorders). However extracting oscillatory events in single trials, with a reliable and consistent method, is not a simple task. Results: in this work we propose a user-friendly stand-alone toolbox, which models in a reasonable time a bump time-frequency model from the wavelet representations of a set of signals. The software is provided with a Matlab toolbox which can compute wavelet representations before calling automatically the stand-alone application. Conclusion: The tool is publicly available as a freeware at the address: http:// www.bsp.brain.riken.jp/bumptoolbox/toolbox_home.html

Low latitude Paleocene to early Eocene radiolarian systematics, biochronology and paleoenvironmental analysis

Highly diverse radiolarian faunas of latest Maastrichtian to early Eocene age have been recovered from the low latitude realm in order to contribute to the clarification of radiolarian taxonomy, construct a zonation based on a discrete sequence of co-existence intervals of species ranging from the late Paleocene to early Eocene and to describe a rich low latitude latest Cretaceous to late Paleocene fauna. 225 samples of late Paleocene to early Eocene age have been collected from ODP Leg 171 B-Hole 1051 A (Blake Nose), DSDP Leg 43-Site 384 (Northwest Atlantic) and DSDP Leg 10-Sites 86, 94, 95, 96. Sequences consist of mainly pelagic oozes and chalks, with some clay and ash layers. A new imaging technique is devised to perform (in particular on topotypic material) both transmitted light microscopy and SEM imaging on individual radiolarian specimens. SEM precedes transmitted light imaging. Radiolarians are adhered to a cover slip (using nail varnish) which is secured to a stub using conductive levers. Specimens are then photographed in low vacuum (40-50Pa; 0.5mbar), which enables charge neutralization by ionized molecules of the chamber atmosphere. Thus gold coating is avoided and subsequently this allows transmitted light imaging to follow. The conductive levers are unscrewed and the cover slip is simply overturned and mounted with Canada balsam. In an attempt towards a post-Haeckelian classification, the initial spicule (Entactinaria), micro- or macrosphere (Spumellaria) and initial spicule and cephalis (Nassellaria) have been studied by slicing Entactinaria and Spumellaria, and by tilting Nassellaria in the SEM chamber. A new genus of the family Coccodiscidae is erected and Spongatractus HAECKEL is re-located to the subfamily Axopruinae. The biochronology has been carried out using the Unitary Association Method (Guex 1977, 1991). A database recording the occurrences of 112 species has been used to establish a succession of 22 Unitary Associations. Each association is correlated to chronostratigraphy via calcareous microfossils that were previously studied by other authors. The 22 UAs have been united into seven Unitary Associations Zones (UAZones) (JP10- JE4). The established zones permit to distinguish supplementary subdivisions within the existing zonation. The low-latitude Paleocene radiolarian zonation established by Sanfilippo and Nigrini (1998a) is incomplete due to the lack of radiolarian-bearing early Paleocene sediments. In order to contribute to the study of sparsely known low latitude early Paleocene faunas, 80 samples were taken from the highly siliceous Guayaquil Formation (Ecuador). The sequence consists of black cherts, shales, siliceous limestones and volcanic ash layers. The carbonate content increases up section. Age control is supplied by sporadic occurrences of silicified planktonic foraminifera casts. One Cretaceous zone and seven Paleocene zones have been identified. The existing zonation for the South Pacific can be applied to the early-early late Paleocene sequence, although certain marker species have significantly shorter ranges (notably Buryella foremanae and B. granulata). Despite missing marker species in the late Paleocene, faunal distribution correlates reasonably to the Low-Latitude zonation. An assemblage highly abundant in Lithomelissa, Lophophaena and Cycladophora in the upper RP6 zone (correlated by the presence of Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus and Stylotrochus nitidus) shows a close affinity to contemporaneous faunas reported from Site 1121, Campbell Plateau. Coupled with a high diatom abundance (notably Aulacodiscus spp. and Arachnoidiscus spp.), these faunas are interpreted as reflecting a period of enhanced biosiliceous productivity during the late Paleocene. The youngest sample is void of radiolarians, diatoms and sponge spicules yet contains many pyritized infaunal benthic foraminifera which are akin to the midway-type fauna. The presence of this fauna suggests deposition in a neritic environment. This is in contrast to the inferred bathyal slope depositional environment of the older Paleocene sediments and suggests a shoaling of the depositional environment which may be related to a coeval major accretionary event. RESUME DE LA THESE Des faunes de radiolaires de basses latitudes très diversifiées d'âge Maastrichtien terminal à Eocène inférieur, ont été étudiées afin de contribuer à la clarification de leur taxonomie, de construire une biozonation basée sur une séquence discrète d'intervalles de coexistence des espèces d'age Paléocène supérieur à Eocène inférieur et de décrire une riche faune de basse latitude allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur. L'étude de cette faune contribue particulièrement à la connaissance des insaisissables radiolaires de basses latitudes du Paléocène inférieur. 225 échantillons d'âge Paléocène supérieur à Eocène inférieur provenant des ODP Leg 171B-Site 1051A (Blake Nose), Leg DSDP 43-Site 384 (Atlantique Nord -Ouest) et des DSDP Leg 10 -Sites 86, 94, 95, 96, ont été étudiés. Ces séquences sont constituées principalement de « ooze » et de « chalks »pélagiques ainsi que de quelques niveaux de cendres et d'argiles. Une nouvelle technique d'imagerie a été conçue afin de pouvoir prendre conjointement des images en lumière transmise et au Microscope Electronique à Balayage (MEB) de spécimens individuels. Ceci à été particulièrement appliqué à l'étude des topotypes. L'imagerie MEB précède l'imagerie en lumière transmise. Les radiolaires sont collés sur une lame pour micropaléontologie (au moyen de vernis à ongles) qui est ensuite fixée à un porte-objet à l'aide de bras métalliques conducteurs. Les spécimens sont ensuite photographiés en vide partiel (40-50Pa; 0.5mbar), ce qui permet la neutralisation des charges électrostatiques dues à la présence de molécules ionisées dans l'atmosphère de la chambre d'observation. Ainsi la métallisation de l'échantillon avec de l'or n'est plus nécessaire et ceci permet l'observation ultérieure en lumière transmise. Les bras conducteurs sont ensuite dévissés et la lame est simplement retournée et immergée dans du baume du Canada. Dans une approche de classification post Haeckelienne, le spicule initial (Entactinaires), la micro- ou macro -sphère (Spumellaires) et le spicule initial et cephalis (Nassellaires) ont été étudiés. Ceci a nécessité le sectionnement d'Entactinaires et de Spumellaires, et de pivoter les Nassellaires dans la chambre d'observation du MEB. Un nouveau genre de la Famille des Coccodiscidae a été érigé et Spongatractus HAECKEL à été réassigné à la sous-famille des Axopruninae. L'analyse biostratigraphique à été effectuée à l'aide de la méthode des Associations Unitaires {Guex 1977, 1991). Une base de données enregistrant les présences de 112 espèces à été utilisée poux établir une succession de 22 Associations Unitaires. Chaque association est corrélée à la chronostratigraphie au moyen de microfossiles calcaires précédemment étudiés par d'autres auteurs. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (UAZones) (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. La zonation de basses latitudes du Paléocène établie par Sanfilippo et Nigrini (1998a) est incomplète due au manque de sédiments du Paléocène inférieur contenant des radiolaires. Afin de contribuer à l'étude des faunes peu connues des basses latitudes du Paléocène inférieur, 80 échantillons ont été prélevés d'une section siliceuse de la Formation de Guayaquil (Equateur). La séquence est composée de cherts noirs, de shales, de calcaires siliceux et de couches de cendres volcaniques. La fraction carbonatée augmente vers le haut de la section. Des contraintes chronologiques sont fournies par la présence sporadique de moules de foraminifères planctoniques. Une zone d'intervalles du Crétacé et sept du Paléocène ont été mises en évidence. Bien que certaines espèces marqueur ont des distributions remarquablement plus courtes (notamment Buryella foremanae et B. granulata), la zonation existante pour le Pacifique Sud est applicable à la séquence d'age Paléocène inférieure à Paléocène supérieur basal étudiée. Malgré l'absence d'espèces marqueur du Paléocène supérieur, la succession faunistique se corrèle raisonnablement avec la zonation pour les basses latitudes. Un assemblage contenant d'abondants représentant du genre Lithomelissa, Lophophaena et Cycladophora dans la zone RP6 (correlée par la présence de Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus et Stylotrochus nitidus) montre une grande similitude avec certaines faunes issues des hauts latitudes et d'age semblable décrites par Hollis (2002, Site 1121, Campbell Plateau). Ceci, en plus d'une abondance importante en diatomés (notamment Aulacodiscus spp. et Arachnoidiscus spp.) nous mènent à interpréter cette faune comme témoin d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue dans le Paléocène supérieur. L'échantillon le plus jeune, dépourvu de radiolaires, de diatomés et de spicules d'éponge contient de nombreux foraminifères benthiques infaunaux pyritisés. Les espèces identifiées sont caractéristiques d'une faune de type midway. La présence de ces foraminifères suggère un environnement de type néritique. Ceci est en contraste avec l'environnement de pente bathyale caractérisent les sédiments sous-jacent. Cette séquence de diminution de la tranche d'eau peut être associée à un événement d'accrétion majeure. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les radiolaires constituent le groupe de plancton marin le plus divers et le plus largement répandu de l'enregistrement fossile. Un taux d'évolution rapide et une variation géographique considérable des populations font des radiolaires un outil de recherche sans égal pour la biostratigraphie et la paléocéanographie. Néanmoins, avant de pouvoir les utiliser comme outils de travail, il est essentiel d'établir une solide base taxonomique. L'étude des Radiolaires peut impliquer plusieurs techniques d'extraction, d'observation et d'imagerie qui sont dépendantes du degré d'altération diagénétique des spécimens. Le squelette initial, qu'il s'agisse d'un spicule initial (Entactinaria), d'une micro- ou macro -sphère (Spumellaria) ou d'un spicule initial et d'un cephalis (Nassellaria), est l'élément le plus constant au cours de l'évolution et devrait représenter le fondement de la systématique. Des échantillons provenant de carottes de basses latitudes du Deep Sea Drilling Project et de l' Ocean Drilling ont été étudiés. De nouvelles techniques d'imagerie et de sectionnement ont été développées sur des topotypes de radiolaires préservés en opale, dans le but d'étudier les caractéristiques de leur squelette initial qui n'étaient pas visibles dans leur illustration originale. Ceci aide entre autre à comparer des spécimens recristallisés en quartz, provenant de terrains accrétés, avec les holotypes en opale de la littérature. La distribution des espèces étudiés a fourni des données biostratigraphiques qui ont été compilées à l'aide de la méthode des Associations Unitaires (Guez 1977, 1991). Il s'agit d'un modèle mathématique déterministe conçu pour exploiter la totalité de l'assemblage plutôt que de se confiner à l'utilisation de taxons marqueurs individuels. Une séquence de 22 Associations Unitaires a été établie pour la période allant du Paléocène supérieur à l'Éocène inférieur. Chaque Association Unitaire a été corrélée à l'échelle de temps absolue à l'aide de microfossiles calcaires. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. Les radiolaires du Paléocène inférieur à moyen des basses latitudes sont rares. Les meilleures sections connues se trouvent dans les hautes latitudes (Nouvelle Zélande). Quelques assemblages épars ont été mentionnés par le passé en Californie, en Équateur et en Russie. Une séquence siliceuse de 190 mètres dans la Formation de Guayaquil (Équateur), s'étendant du Maastrichtien supérieur au Paléocène supérieur, a fourni des faunes relativement bien préservées. L'étude de ces faunes a permis de mettre en évidence la première séquence complète de radiolaires de basses latitudes dans le Paléocène inférieure. Huit zones allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur ont pu être appliqués et la présence de foraminifères planctoniques a fournie plusieurs points d'attache chronologiques. Dans le Paléocène supérieur, un riche assemblage contenant d'abondants diatomés et radiolaires ayant des similitudes faunistiques marquantes avec des assemblages de hautes latitudes de Nouvelle Zélande, témoigne d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue pendant cette période. Étant donné que la pointe du continent sud-américain et l'Antarctique étaient plus proches au cours du Paléocène, ce phénomène peut être expliqué par le transport, le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud, d'eaux riches en nutriments en provenance de l'Océan Antarctique. Suite à cet épisode, l'enregistrement en radiolaires est interrompu. Ceci peut être associé à des événements tectoniques régionaux qui ont eu pour effet de diminuer la tranche d'eau relative, rendant l'environnement plus favorable aux foraminifères benthiques qui sont abondamment présents dans l'échantillon le plus jeune de la séquence.

Investigation of ICA algorithms for feature extraction of EEG signals in discrimination of Alzheimer disease

In this paper we present a quantitative comparisons of different independent component analysis (ICA) algorithms in order to investigate their potential use in preprocessing (such as noise reduction and feature extraction) the electroencephalogram (EEG) data for early detection of Alzhemier disease (AD) or discrimination between AD (or mild cognitive impairment, MCI) and age-match control subjects.

High-throughput and sensitive quantitation of plasma catecholamines by ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry using a solid phase microwell extraction plate.

Plasma catecholamines provide a reliable biomarker of sympathetic activity. The low circulating concentrations of catecholamines and analytical interferences require tedious sample preparation and long chromatographic runs to ensure their accurate quantification by HPLC with electrochemical detection. Published or commercially available methods relying on solid phase extraction technology lack sensitivity or require derivatization of catecholamine by hazardous reagents prior to tandem mass spectrometry (MS) analysis. Here, we manufactured a novel 96-well microplate device specifically designed to extract plasma catecholamines prior to their quantification by a new and highly sensitive ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) method. Processing time, which included sample purification on activated aluminum oxide and elution, is less than 1 h per 96-well microplate. The UPLC-MS/MS analysis run time is 2.0 min per sample. This UPLC-MS/MS method does not require a derivatization step, reduces the turnaround time by 10-fold compared to conventional methods used for routine application, and allows catecholamine quantification in reduced plasma sample volumes (50-250 μL, e.g., from children and mice).

Effectiveness of Electrochemical Chloride Extraction for the Iowa Avenue Pedestrian Bridge, TR-499, 2005

The main objective of this study is to determine the effectiveness of the Electrochemical Chloride Extraction (ECE) technique on a bridge deck with very high concentrations of chloride. This ECE technique was used during the summer of 2003 to reverse the effects of corrosion, which had occurred in the reinforcing steel embedded in the pedestrian bridge deck over Highway 6, along Iowa Avenue, in Iowa City, Iowa, USA. First, the half cell potential was measured to determine the existing corrosion level in the field. The half-cell potential values were in the indecisive range of corrosion (between -200 mV and -350 mV). The ECE technique was then applied to remove the chloride from the bridge deck. The chloride content in the deck was significantly reduced from 25 lb/cy to 4.96 lb/cy in 8 weeks. Concrete cores obtained from the deck were measured for their compressive strengths and there was no reduction in strength due to the ECE technique. Laboratory tests were also performed to demonstrate the effectiveness of the ECE process. In order to simulate the corrosion in the bridge deck, two reinforced slabs and 12 reinforced beams were prepared. First, the half-cell potentials were measured from the test specimens and they all ranged below -200 mV. Upon introduction of 3% salt solution, the potential reached up to -500 mV. This potential was maintained while a salt solution was being added for six months. The ECE technique was then applied to the test specimens in order to remove the chloride from them. Half-cell potential was measured to determine if the ECE technique can effectively reduce the level of corrosion.

Pore-scale modeling of two-phase flow instabilities in porous media

Les problèmes d'écoulements multiphasiques en média poreux sont d'un grand intérêt pour de nombreuses applications scientifiques et techniques ; comme la séquestration de C02, l'extraction de pétrole et la dépollution des aquifères. La complexité intrinsèque des systèmes multiphasiques et l'hétérogénéité des formations géologiques sur des échelles multiples représentent un challenge majeur pour comprendre et modéliser les déplacements immiscibles dans les milieux poreux. Les descriptions à l'échelle supérieure basées sur la généralisation de l'équation de Darcy sont largement utilisées, mais ces méthodes sont sujettes à limitations pour les écoulements présentant de l'hystérèse. Les avancées récentes en terme de performances computationnelles et le développement de méthodes précises pour caractériser l'espace interstitiel ainsi que la distribution des phases ont favorisé l'utilisation de modèles qui permettent une résolution fine à l'échelle du pore. Ces modèles offrent un aperçu des caractéristiques de l'écoulement qui ne peuvent pas être facilement observées en laboratoire et peuvent être utilisé pour expliquer la différence entre les processus physiques et les modèles à l'échelle macroscopique existants. L'objet premier de la thèse se porte sur la simulation numérique directe : les équations de Navier-Stokes sont résolues dans l'espace interstitiel et la méthode du volume de fluide (VOF) est employée pour suivre l'évolution de l'interface. Dans VOF, la distribution des phases est décrite par une fonction fluide pour l'ensemble du domaine et des conditions aux bords particulières permettent la prise en compte des propriétés de mouillage du milieu poreux. Dans la première partie de la thèse, nous simulons le drainage dans une cellule Hele-Shaw 2D avec des obstacles cylindriques. Nous montrons que l'approche proposée est applicable même pour des ratios de densité et de viscosité très importants et permet de modéliser la transition entre déplacement stable et digitation visqueuse. Nous intéressons ensuite à l'interprétation de la pression capillaire à l'échelle macroscopique. Nous montrons que les techniques basées sur la moyenne spatiale de la pression présentent plusieurs limitations et sont imprécises en présence d'effets visqueux et de piégeage. Au contraire, une définition basée sur l'énergie permet de séparer les contributions capillaires des effets visqueux. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'investigation des effets d'inertie associés aux reconfigurations irréversibles du ménisque causé par l'interface des instabilités. Comme prototype pour ces phénomènes, nous étudions d'abord la dynamique d'un ménisque dans un pore angulaire. Nous montrons que, dans un réseau de pores cubiques, les sauts et reconfigurations sont si fréquents que les effets d'inertie mènent à différentes configurations des fluides. A cause de la non-linéarité du problème, la distribution des fluides influence le travail des forces de pression, qui, à son tour, provoque une chute de pression dans la loi de Darcy. Cela suggère que ces phénomènes devraient être pris en compte lorsque que l'on décrit l'écoulement multiphasique en média poreux à l'échelle macroscopique. La dernière partie de la thèse s'attache à démontrer la validité de notre approche par une comparaison avec des expériences en laboratoire : un drainage instable dans un milieu poreux quasi 2D (une cellule Hele-Shaw avec des obstacles cylindriques). Plusieurs simulations sont tournées sous différentes conditions aux bords et en utilisant différents modèles (modèle intégré 2D et modèle 3D) afin de comparer certaines quantités macroscopiques avec les observations au laboratoire correspondantes. Malgré le challenge de modéliser des déplacements instables, où, par définition, de petites perturbations peuvent grandir sans fin, notre approche numérique apporte de résultats satisfaisants pour tous les cas étudiés. - Problems involving multiphase flow in porous media are of great interest in many scientific and engineering applications including Carbon Capture and Storage, oil recovery and groundwater remediation. The intrinsic complexity of multiphase systems and the multi scale heterogeneity of geological formations represent the major challenges to understand and model immiscible displacement in porous media. Upscaled descriptions based on generalization of Darcy's law are widely used, but they are subject to several limitations for flow that exhibit hysteric and history- dependent behaviors. Recent advances in high performance computing and the development of accurate methods to characterize pore space and phase distribution have fostered the use of models that allow sub-pore resolution. These models provide an insight on flow characteristics that cannot be easily achieved by laboratory experiments and can be used to explain the gap between physical processes and existing macro-scale models. We focus on direct numerical simulations: we solve the Navier-Stokes equations for mass and momentum conservation in the pore space and employ the Volume Of Fluid (VOF) method to track the evolution of the interface. In the VOF the distribution of the phases is described by a fluid function (whole-domain formulation) and special boundary conditions account for the wetting properties of the porous medium. In the first part of this thesis we simulate drainage in a 2-D Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles. We show that the proposed approach can handle very large density and viscosity ratios and it is able to model the transition from stable displacement to viscous fingering. We then focus on the interpretation of the macroscopic capillary pressure showing that pressure average techniques are subject to several limitations and they are not accurate in presence of viscous effects and trapping. On the contrary an energy-based definition allows separating viscous and capillary contributions. In the second part of the thesis we investigate inertia effects associated with abrupt and irreversible reconfigurations of the menisci caused by interface instabilities. As a prototype of these phenomena we first consider the dynamics of a meniscus in an angular pore. We show that in a network of cubic pores, jumps and reconfigurations are so frequent that inertia effects lead to different fluid configurations. Due to the non-linearity of the problem, the distribution of the fluids influences the work done by pressure forces, which is in turn related to the pressure drop in Darcy's law. This suggests that these phenomena should be taken into account when upscaling multiphase flow in porous media. The last part of the thesis is devoted to proving the accuracy of the numerical approach by validation with experiments of unstable primary drainage in a quasi-2D porous medium (i.e., Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles). We perform simulations under different boundary conditions and using different models (2-D integrated and full 3-D) and we compare several macroscopic quantities with the corresponding experiment. Despite the intrinsic challenges of modeling unstable displacement, where by definition small perturbations can grow without bounds, the numerical method gives satisfactory results for all the cases studied.