Iz perspektive čestica, nano-cink oksid je klasifikovan kao nanomaterijal; iz perspektive hemijskog sastava, to je aktivni oksid. Zbog toga se njegov baktericidni mehanizam razlikuje od tipičnog mehanizma koji uključuje oslobađanje metalnih (cinkovih) jona.
Electrostatic Adsorption
Zbog kemijske veze između cinka i kisika, površinska elektronegativnost cink oksida općenito je veća od one tipičnih metalnih jona. Ova elektronegativnost prvenstveno proizilazi iz njegovih nanosmjernih dimenzija i strukturnih karakteristika; konkretno, na nanoskali, veći broj atoma cinka je izložen na površini, što rezultira pretežno pozitivnim površinskim nabojem. Nadalje, ako je kristalna struktura nano-cink oksida nesavršena-i pokazuje brojne površinske defekte-njegove karakteristike pozitivnog naboja su dodatno poboljšane. Suprotno tome, ćelijski zidovi (sastavljeni od peptidoglikana, teihoinskih kiselina i lipopolisaharida) i ćelijske membrane (sastavljene od fosfolipida) bakterijskih ćelija nose negativan naboj. U skladu sa principom da se suprotna naelektrisanja privlače, čestice nano-cink oksida se ne-selektivno adsorbuju na bakterijske ćelije.
Jonsko otapanje i razbijanje zidova bakterijskih ćelija
Joni cinka koji se oslobađaju sa površine cink oksida stupaju u interakciju sa bakterijskim ćelijama, istiskujući esencijalne jone-kao što su Ca²⁺ i Mg²⁺- koji obično regulišu fiziološke aktivnosti ćelije. Ovo pomicanje dovodi do denaturacije i koagulacije ćelijskih proteina, kao i do inaktivacije enzima, čime se ugrožavaju izvorne funkcije ćelijskog zida i ćelijske membrane. (Međutim, studije su pokazale da čak i desetostruko povećanje koncentracije jona soli cinka ne dovodi nužno do istog nivoa efektivne antibakterijske aktivnosti.)
Fotokatalitička sterilizacija
Nano-cink oksid katalizuje pretvaranje vode-i na površini bakterije i unutar ćelije-u vodonik peroksid (H₂O₂). Snažna oksidirajuća svojstva H2O₂, zajedno sa njegovim oksidativnim nusproizvodima, direktno oksidiraju vanjske strukturne slojeve bakterija. Ovaj proces narušava barijeru propusnosti ćelije i destabilizuje unutrašnju i spoljašnju materijalnu ravnotežu ćelije, što na kraju dovodi do smrti bakterija.
Nadalje, produkti raspadanja H2O₂-kao što su hidroksilni radikali i reaktivne vrste kisika-mogu direktno reagirati s mikrobnim proteinima i nukleinskim kiselinama. Ova interakcija uzrokuje strukturno oštećenje ovih vitalnih ćelijskih komponenti, što dovodi do smrti mikroorganizma.
Nano-cink oksid može poremetiti ćelijske membrane bakterija i virusa, što dovodi do curenja bakterijske citoplazme i koagulacije virusnih proteina. Osim sterilizirajućeg i antivirusnog djelovanja, može razgraditi i štetne kemijske komplekse oslobođene iz ostataka mrtvih bakterija i virusa. Posljedično, nano-cink oksid pokazuje snažna baktericidna, fungicidna i antivirusna svojstva, a posjeduje i efikasne dezodorirajuće sposobnosti. Istraživanja pokazuju da nano{5}}cink oksid postiže sterilizaciju i bakteriostatsku stopu od preko 99% protiv bakterija i virusa, kao i stopu eliminacije mirisa veću od 99%.
Marljivim naporima osoblja za istraživanje i razvoj u kompanijama Bofu Technology i Longda Nano, uspješno je razvijena nano{0}}masterbatch cink oksida protiv mikroba. Ovaj proizvod pokazuje stopu sterilizacije od preko 95% protiv različitih bakterijskih sojeva-uključujući gram{4}}pozitivne bakterije, *E. coli* i *S. aureus*-i nudi dugotrajnu-antimikrobnu efikasnost.
