З точки зору частинок нано-оксид цинку класифікується як наноматеріал; з точки зору хімічного складу, це активний оксид. Отже, його бактерицидний механізм відрізняється від типового механізму, що включає вивільнення іонів металу (цинку).
Електростатична адсорбція
Через хімічний зв’язок між цинком і киснем поверхнева електронегативність оксиду цинку зазвичай вища, ніж у типових іонів металу. Ця електронегативність в першу чергу випливає з його нанорозмірних розмірів і структурних характеристик; Зокрема, на нанорозмірі більша кількість атомів цинку відкрита на поверхні, що призводить до переважно позитивного поверхневого заряду. Крім того, якщо кристалічна структура нано-оксиду цинку недосконала-з численними поверхневими дефектами-його характеристики позитивного заряду ще більше покращуються. І навпаки, клітинні стінки (що складаються з пептидогліканів, тейхоєвих кислот і ліпополісахаридів) і клітинні мембрани (що складаються з фосфоліпідів) бактеріальних клітин несуть негативний заряд. Відповідно до принципу притягання протилежних зарядів, нано-частинки оксиду цинку не-селективно адсорбуються на бактеріальних клітинах.
Іонне розчинення та руйнування клітинних стінок бактерій
Іони цинку, що вивільняються з поверхні оксиду цинку, взаємодіють із бактеріальними клітинами, витісняючи важливі іони-такі як Ca²⁺ і Mg²⁺-, які зазвичай регулюють фізіологічну діяльність клітини. Це зміщення призводить до денатурації та коагуляції клітинних білків, а також до інактивації ферментів, тим самим порушуючи первинні функції клітинної стінки та клітинної мембрани. (Однак дослідження показали, що навіть десятикратне збільшення концентрації іонів солі цинку не обов’язково дає такий же рівень ефективної антибактеріальної активності.)
Фотокаталітична стерилізація
Нано{0}}оксид цинку каталізує перетворення води-як на поверхні бактерій, так і всередині клітини-на перекис водню (H₂O₂). Потужні окисні властивості H₂O₂ разом із її окислювальними побічними продуктами безпосередньо окислюють зовнішні структурні шари бактерій. Цей процес порушує проникний бар’єр клітини та дестабілізує внутрішню та зовнішню матеріальну рівновагу клітини, що зрештою призводить до загибелі бактерій.
Крім того, продукти розкладання H₂O₂-такі як гідроксильні радикали та активні форми кисню-можуть безпосередньо реагувати з мікробними білками та нуклеїновими кислотами. Ця взаємодія викликає структурне пошкодження цих життєво важливих клітинних компонентів, що призводить до загибелі мікроорганізму.
Нано-оксид цинку здатний руйнувати клітинні мембрани бактерій і вірусів, що призводить до витоку бактеріальної цитоплазми та коагуляції вірусних білків. На додаток до стерилізаційної та противірусної дії, він також може розщеплювати шкідливі хімічні комплекси, що виділяються із залишків мертвих бактерій і вірусів. Отже, нано-оксид цинку демонструє потужні бактерицидні, фунгіцидні та противірусні властивості, а також має ефективні дезодоруючі властивості. Дослідження показують, що нано-оксид цинку забезпечує стерилізацію та бактеріостатичну швидкість понад 99% проти бактерій і вірусів, а також швидкість усунення запахів перевищує 99%.
Завдяки наполегливим зусиллям науково-дослідного персоналу Bofu Technology і Longda Nano було успішно розроблено нано-антимікробну маткову суміш на основі оксиду цинку. Цей продукт демонструє рівень стерилізації понад 95% проти різних бактеріальних штамів-включаючи грам-позитивні бактерії *E. coli* і *S. aureus*-і забезпечує тривалу-антимікробну ефективність.
