Synthetic Biology Approaches for Enhanced Biodefense Mechanisms -MOF based Biosensor for GMO Detection in Food: Vital Threat Detection System. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Ebtehal Thesis 25 Dec 2025.pdf Restricted to Repository staff only until 14 May 2027. Download (2MB)

Arabic Abstract

الكائنات المعدلة وراثيًا هي نتيجة لتقنيات الهندسة الوراثية التي تغير التسلسلات الجينية في الكائنات لاستخدامات عملية مختلفة. وبسبب زيادة الأطعمة المعدلة وراثيًا غير الموسومة في السوق، يشعر الناس بالقلق بشأن الطعام الذي يتناولونه. عادةً ما يتم تعديل المحاصيل لتعزيز الإنتاج وزيادة القيمة الغذائية. ومع ذلك، قد تسبب مخاطر صحية مثل مقاومة المضادات الحيوية، والحساسية، وتكون الأورام. طرق الكشف المستخدمة للكشف عن تسلسلات الحمض النووي المعدلة وراثيًا تكون مكلفة ومعقدة، وقد تعطي نتائج خاطئة. هدفنا هو توليف مستشعر قائم على الإطار المعدني العضوي للكشف عن تسلسلات الحمض النووي للمؤشرات الجينية الرئيسية، وهي محفز فسيفساء القرنبيط . يُستخدم هذا المؤشر الجيني على نطاق واسع للكشف عن الأطعمة المعدلة وراثيا. في هذه الدراسة، تم الكشف عن الواسم بناءً على التفاعلات بين الاطار المعدني العضوي مع مجسات الحمض النووي أحادي السلسلة الموسومة الملصق بها صبغة، والتفاعلات بعد إضافة السلسلة المستهدفة المكملة. قيست الاستجابة الفلورية من خلال كفاءة التثبيط بعد 26 دقيقة واستعادة الفلورة بعد 60 دقيقة. تُظهر النتائج قدرة الإطار المعدني العضوي على تثبيط الحمض النووي الموسوم الملتصق به صبغة عند وجوده بمفرده، بنسبة تقارب 50%، والسماح باستعادة الفلورة عند إضافة السلسلة المستهدفة، بنسبة تقارب 11%. . ازدياد العدوى البكتيرية المقاومة للأدوية المتعددة يعتبر تهديدًا آخر للبشرية، إذ يُؤثر سلبًا على حياة الناس نظرًا لتسببه في العديد من الوفيات. أظهرت جزيئات الفضة النانوية إمكانات جيدة كعامل مضاد للبكتيريا، ولكن يبقى التحدي هو عدم قدرتها على التحكم في إطلاق أيونات مما يؤدي إلى تراكم الفضة في الأنسجة. لذلك، فإن دمجها في حامل قوي، مثل إطار معدني عضوي، سيُحسّن من أدائها ويُقلل من آثارها الجانبية الضارة. في هذه الدراسة، تم دمج ثلاثة تراكيز مختلفة من الفضة الغروية بنجاح في اطار معدني عضوي باستخدام طريقة خارجية لاختبار فعاليتها المضادة للبكتيريا سالبة الغرام وموجبة الغرام . وأظهرت النتائج فعالية جيدة مضادة للبكتيريا ضد كلا النوعين من البكتيريا

English Abstract

Genetically modified organisms (GMOs) are the result of genetic engineering techniques that alter genetic sequences in the organisms for different practical usages. Due to the increase of unlabeled genetically modified foods in the market, people have concerns about the food they are consuming. Usually, crops are modified to enhance production and increase the nutrient value. However, they may cause health risks like antibiotic resistance, allergies, and tumor formation. Detection methods used to detect genetically modified DNA sequences are expensive, complex, and may yield false results. Our goal is to synthesize a metal-organic framework (MOF) optical-based sensor to detect key genetic markers' DNA sequences, which is the Cauliflower mosaic virus 35s promoter (CaMV 35s promoter). This genetic marker is widely used to detect genetically modified foods. In this study, the marker was detected based on the interactions between the MOF 74 (Mg,Ca) and the labeled ssDNA probes, and the interactions after adding the complementary target strand. The fluorescent response was measured as quenching efficiency after 26 minutes and recovery of the fluorescence after 60 minutes. The results demonstrate the ability of the MOF to quench the FAM ssDNA when it is present alone, with almost 50% and allow for recovery of fluorescence upon the addition of the target, with almost 11%. Another threat to humanity is the increase in multidrug-resistant bacterial infections which is affecting people's lives dangerously because it leads to many deaths, silver Nanoparticles showed good potential as an antibacterial agent, but the limitation remains that they do not control the release of Ag+ ions, which leads to the accumulation of silver in the tissue; therefore, incorporating them into a strong carrier, such as a Metal-Organic Framework, will enhance their performance and reduce harmful side effects. In this study, three different concentrations of silver colloidal were successfully incorporated via an ex-situ method in the NH2MIL-101(Fe) MOF to test their antibacterial activity against Gram-negative and Gram-positive bacteria. The results showed good antibacterial activity against both Gram-negative and Gram-positive bacteria.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research Research > General
Department:	College of Chemicals and Materials > Bioengineering
Thesis Advisor:	Moataz Dowaidar,
Thesis Co-Advisor:	Aasif Helal,
Thesis Committee Members:	Amjad Khalil,
Depositing User:	EBTEHAL ALSULAMI (g202210980)
Date Deposited:	18 May 2026 10:43
Last Modified:	18 May 2026 10:43
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144289