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Potential of nanoparticles encapsulated drugs for possible inhibition of the antimicrobial resistance development - 03/09/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.111943 
Ramendra Pati Pandey a , Riya Mukherjee a , Anjali Priyadarshini a , Archana Gupta a , Arpana Vibhuti a , Elcio Leal e , Utpal Sengupta b , Vishwa Mohan Katoch c, h , Pawan Sharma d , Catrin E. Moore f , V. Samuel Raj a , Xiaoming Lyu g,
a Centre for Drug Design Discovery and Development (C4D), SRM University, Delhi-NCR, Rajiv Gandhi Education City, Sonepat 131029, Haryana, India 
b Stanley Browne Research Laboratory, The Leprosy Mission, Nand Nagari, Sahadra, New Delhi 110093, India 
c Rajasthan University of Health Sciences (RUHS), Jaipur, India 
d ICGEB (International Centre For Genetic Engineering And Biotechnology), New Delhi 110067, India 
e Institute of Biological Sciences, Federal University of Para, Para 66075-000, Brazil 
f Nuffield Department of Medicine, University of Oxford, Big Data Institute, Li Ka Shing Centre for Health Information and Discovery, Old Road Campus, Headington, Oxford OX3 7LF, United Kingdom 
g Department of Laboratory Medicine, The Third Affiliated Hospital, Southern Medical University, No.183 West Zhongshan Avenue, Guangzhou, China 
h JIPMER, Puducherry, India 

Corresponding author.

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Abstract

The immune system is a dynamic network of cells and cytokines are the major mediators of immune responses which combat pathogens. Based on the cytokine production, effector T cells differentiate into subsets known as Th1, Th2, Th17, or Treg. This system serves as a barrier to intracellular pathogens, bacterial infections and stimulates the production of reactive oxygen species (ROS), reactive nitrogen intermediates, and nitric oxide, which diffuses across membranes and engulfs intracellular pathogens. Oxidative stress occurs when ROS, reactive nitrogen species (RNS) production, and antioxidant defences become imbalanced. Oxidative stress generated by infected cells produces a substantial amount of free radicals which enables the killing of intracellular pathogens. Intracellular pathogens are exposed to endogenous ROS as part of normal aerobic respiration, also exogenous ROS and RNS are generated by the host immune system in response to infection. Nanoparticles which are designed for drug delivery are capable of trapping the desired drug in the particles which protect the drug from enzymatic degradation in a biological system. The subcellular size of nanoparticles enables higher intracellular uptake of the drug which results in the reduction of the concentration of free drugs reducing their toxic effect. Research on the modulation of immune response and oxidative stress using nanoparticles used to encapsulate drugs has yet to be explored fully. In this review, we illustrate the immune activation and generation of oxidative stress properties which are mediated by nanoparticle encapsulated drug delivery systems which can make the therapy more effective in case of diseases caused by intracellular pathogens.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

Oxidative stress by infected cells forms free radicals which kills intracellular pathogens.
Oxidative burst a host immune defenses for pathogens to tackle drug resistance.
Chitosan induces immune response against intracellular pathogens.
Nanoparticle drug delivery is for controlled delivery of drugs.
The nano drug delivery system provides site specific actions at optimal level.

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Keywords : Immune system, Oxidative stress, Nanoparticles, Intracellular pathogens


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