Vanuit deeltjesperspectief wordt nano-zinkoxide geclassificeerd als een nanomateriaal; vanuit het perspectief van de chemische samenstelling is het een actief oxide. Bijgevolg verschilt het bacteriedodende mechanisme van het typische mechanisme waarbij metaal(zink)ionen vrijkomen.
Elektrostatische adsorptie
Vanwege de chemische binding tussen zink en zuurstof is de elektronegativiteit aan het oppervlak van zinkoxide over het algemeen hoger dan die van typische metaalionen. Deze elektronegativiteit komt voornamelijk voort uit de afmetingen en structurele kenmerken op nanoschaal; specifiek wordt op nanoschaal een groter aantal zinkatomen aan het oppervlak blootgesteld, wat resulteert in een overwegend positieve oppervlaktelading. Bovendien, als de kristalstructuur van het nano-zinkoxide onvolmaakt is-en talrijke oppervlaktedefecten vertoont-, worden de positieve ladingseigenschappen verder verbeterd. Omgekeerd dragen de celwanden (samengesteld uit peptidoglycanen, teichoïnezuren en lipopolysachariden) en celmembranen (samengesteld uit fosfolipiden) van bacteriële cellen een negatieve lading. In overeenstemming met het principe dat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, worden de nano-zinkoxidedeeltjes niet-selectief geadsorbeerd op de bacteriecellen.
Ionische oplossing en verstoring van bacteriële celwanden
Zinkionen die vrijkomen uit het oppervlak van het zinkoxide interageren met bacteriële cellen en vervangen essentiële ionen-zoals Ca²⁺ en Mg²⁺-die doorgaans de fysiologische activiteiten van de cel reguleren. Deze verplaatsing leidt tot de denaturatie en coagulatie van cellulaire eiwitten, evenals de inactivatie van enzymen, waardoor de oorspronkelijke functies van de celwand en het celmembraan in gevaar worden gebracht. (Uit onderzoek is echter gebleken dat zelfs een tienvoudige verhoging van de concentratie zinkzoutionen niet noodzakelijkerwijs hetzelfde niveau van effectieve antibacteriële activiteit oplevert.)
Fotokatalytische sterilisatie
Nano-zinkoxide katalyseert de omzetting van water-zowel op het bacteriële oppervlak als in de cel-in waterstofperoxide (H₂O₂). De krachtige oxiderende eigenschappen van H₂O₂, samen met de oxidatieve bijproducten, oxideren direct de buitenste structurele lagen van de bacterie. Dit proces verstoort de permeabiliteitsbarrière van de cel en destabiliseert het interne en externe materiële evenwicht van de cel, wat uiteindelijk leidt tot bacteriële dood.
Bovendien kunnen de afbraakproducten van H₂O₂-zoals hydroxylradicalen en reactieve zuurstofsoorten-direct reageren met microbiële eiwitten en nucleïnezuren. Deze interactie veroorzaakt structurele schade aan deze vitale cellulaire componenten, wat resulteert in de dood van het micro-organisme.
Nano-zinkoxide is in staat de celmembranen van bacteriën en virussen te ontwrichten, wat leidt tot het lekken van bacterieel cytoplasma en de coagulatie van virale eiwitten. Naast de steriliserende en antivirale effecten kan het ook schadelijke chemische complexen afbreken die vrijkomen uit de overblijfselen van dode bacteriën en virussen. Bijgevolg vertoont nano-zinkoxide krachtige bacteriedodende, fungicide en antivirale eigenschappen, en beschikt het ook over effectieve geurverdrijvende eigenschappen. Onderzoek wijst uit dat nano-zinkoxide een sterilisatie- en bacteriostatisch percentage van meer dan 99% tegen bacteriën en virussen bereikt, evenals een geureliminatiepercentage van meer dan 99%.
Dankzij de toegewijde inspanningen van het R&D-personeel van Bofu Technology en Longda Nano is met succes een nano-zinkoxide antimicrobiële masterbatch ontwikkeld. Dit product vertoont een sterilisatiepercentage van meer dan 95% tegen verschillende bacteriestammen-waaronder Gram-positieve bacteriën, *E. coli* en *S. aureus*-en biedt langdurige-aanhoudende antimicrobiële werkzaamheid.
