Din punct de vedere al particulelor, nano-oxidul de zinc este clasificat ca nanomaterial; din perspectiva compoziției chimice, este un oxid activ. În consecință, mecanismul său bactericid diferă de mecanismul tipic care implică eliberarea de ioni de metal (zinc).
Adsorbție electrostatică
Datorită legăturii chimice dintre zinc și oxigen, electronegativitatea de suprafață a oxidului de zinc este în general mai mare decât cea a ionilor metalici tipici. Această electronegativitate provine în primul rând din dimensiunile sale la scară nanometrică și din caracteristicile structurale; în mod specific, la scară nanometrică, un număr mai mare de atomi de zinc sunt expuși la suprafață, rezultând o sarcină de suprafață predominant pozitivă. În plus, dacă structura cristalină a nano-oxidului de zinc este imperfectă-prezentând numeroase defecte de suprafață-caracteristicile sale de încărcare pozitivă sunt îmbunătățite în continuare. În schimb, pereții celulari (compuși din peptidoglicani, acizi teicoici și lipopolizaharide) și membranele celulare (compuse din fosfolipide) celulelor bacteriene poartă o sarcină negativă. În conformitate cu principiul că sarcinile opuse se atrag, particulele de nano-oxid de zinc sunt adsorbite ne-selectiv pe celulele bacteriene.
Dizolvarea ionică și distrugerea pereților celulari bacterieni
Ionii de zinc eliberați de la suprafața oxidului de zinc interacționează cu celulele bacteriene, înlocuind ionii esențiali-cum ar fi Ca²⁺ și Mg²⁺-care reglează de obicei activitățile fiziologice ale celulei. Această deplasare duce la denaturarea și coagularea proteinelor celulare, precum și la inactivarea enzimelor, compromițând astfel funcțiile originale ale peretelui celular și ale membranei celulare. (Cu toate acestea, studiile au indicat că chiar și o creștere de zece ori a concentrației ionilor de sare de zinc nu produce neapărat același nivel de activitate antibacteriană eficientă.)
Sterilizare fotocatalitică
Nano-oxidul de zinc catalizează conversia apei-atât pe suprafața bacteriană, cât și în interiorul celulei-în peroxid de hidrogen (H₂O₂). Proprietățile puternice de oxidare ale H₂O₂, împreună cu produsele sale secundare oxidative, oxidează direct straturile structurale exterioare ale bacteriilor. Acest proces perturbă bariera de permeabilitate a celulei și destabilizează echilibrul material intern și extern al celulei, ducând în cele din urmă la moartea bacteriană.
În plus, produșii de descompunere ai H₂O₂-cum ar fi radicalii hidroxil și speciile reactive de oxigen-pot reacționa direct cu proteinele microbiene și acizii nucleici. Această interacțiune provoacă daune structurale acestor componente celulare vitale, ducând astfel la moartea microorganismului.
Nano-oxidul de zinc este capabil să perturbe membranele celulare ale bacteriilor și virușilor, ducând la scurgerea citoplasmei bacteriene și la coagularea proteinelor virale. Pe lângă efectele sale de sterilizare și antivirale, poate descompune și complexe chimice dăunătoare eliberate din rămășițele bacteriilor și virușilor morți. În consecință, nano-oxidul de zinc demonstrează proprietăți bactericide, fungicide și antivirale puternice și, de asemenea, posedă capacități eficiente de deodorizare. Cercetările indică faptul că nano-oxidul de zinc realizează o rată de sterilizare și bacteriostatică de peste 99% împotriva bacteriilor și virușilor, precum și o rată de eliminare a mirosurilor care depășește 99%.
Prin eforturile diligente ale personalului de cercetare și dezvoltare de la Bofu Technology și Longda Nano, a fost dezvoltat cu succes un nano-oxid de zinc masterbatch antimicrobian. Acest produs demonstrează o rată de sterilizare de peste 95% împotriva diferitelor tulpini bacteriene-inclusiv bacterii Gram{-pozitive, *E. coli* și *S. aureus*-și oferă-eficacitate antimicrobiană de lungă durată.
