Ur ett partikelperspektiv klassificeras nano-zinkoxid som ett nanomaterial; ur ett kemiskt sammansättningsperspektiv är det en aktiv oxid. Följaktligen skiljer sig dess bakteriedödande mekanism från den typiska mekanismen som involverar frisättning av metalljoner (zink).
Elektrostatisk adsorption
På grund av den kemiska bindningen mellan zink och syre är ytelektronegativiteten hos zinkoxid i allmänhet högre än för typiska metalljoner. Denna elektronegativitet härrör främst från dess nanoskaladimensioner och strukturella egenskaper; specifikt, på nanoskala, exponeras ett större antal zinkatomer på ytan, vilket resulterar i en övervägande positiv ytladdning. Dessutom, om kristallstrukturen hos nano-zinkoxiden är ofullständig-uppvisar många ytdefekter-förstärks dess positiva laddningsegenskaper ytterligare. Omvänt bär cellväggarna (som består av peptidoglykaner, teichoic syror och lipopolysackarider) och cellmembran (som består av fosfolipider) av bakterieceller en negativ laddning. I enlighet med principen att motsatta laddningar attraherar, adsorberas nano-zinkoxidpartiklarna icke-selektivt på bakteriecellerna.
Jonisk upplösning och störning av bakteriecellsväggar
Zinkjoner som frigörs från zinkoxidens yta interagerar med bakterieceller och ersätter essentiella joner-som Ca²⁺ och Mg²⁺-som vanligtvis reglerar cellens fysiologiska aktiviteter. Denna förskjutning leder till denaturering och koagulering av cellulära proteiner, såväl som inaktivering av enzymer, vilket äventyrar de ursprungliga funktionerna hos cellväggen och cellmembranet. (Studier har dock visat att även en tiofaldig ökning av koncentrationen av zinksaltjoner inte nödvändigtvis ger samma nivå av effektiv antibakteriell aktivitet.)
Fotokatalytisk sterilisering
Nano-zinkoxid katalyserar omvandlingen av vatten-både på bakterieytan och inuti cellen-till väteperoxid (H₂O₂). De potenta oxiderande egenskaperna hos H2O2, tillsammans med dess oxidativa biprodukter, oxiderar direkt de yttre strukturella skikten av bakterierna. Denna process stör cellens permeabilitetsbarriär och destabiliserar cellens inre och yttre materialjämvikt, vilket i slutändan leder till bakteriedöd.
Dessutom kan nedbrytningsprodukterna av H₂O₂-såsom hydroxylradikaler och reaktiva syrearter-reagera direkt med mikrobiella proteiner och nukleinsyror. Denna interaktion orsakar strukturella skador på dessa vitala cellulära komponenter, vilket leder till att mikroorganismen dör.
Nano-zinkoxid kan störa cellmembranen hos bakterier och virus, vilket leder till läckage av bakteriell cytoplasma och koagulering av virala proteiner. Förutom dess steriliserande och antivirala effekter kan den också bryta ner skadliga kemiska komplex som frigörs från resterna av döda bakterier och virus. Följaktligen uppvisar nano-zinkoxid potenta bakteriedödande, svampdödande och antivirala egenskaper och har även effektiv luktborttagningsförmåga. Forskning visar att nano-zinkoxid uppnår en steriliserings- och bakteriostatisk hastighet på över 99 % mot bakterier och virus, samt en luktelimineringsgrad som överstiger 99 %.
Genom de idoga ansträngningarna av FoU-personal på Bofu Technology och Longda Nano har en antimikrobiell nano-masterbatch för antimikrobiell nano--oxid utvecklats framgångsrikt. Denna produkt uppvisar en steriliseringsgrad på över 95 % mot olika bakteriestammar-inklusive gram-positiva bakterier, *E. coli* och *S. aureus*-och erbjuder lång-antimikrobiell effekt.
