Iz perspektive čestica, nano-cinkov oksid klasificira se kao nanomaterijal; iz perspektive kemijskog sastava, to je aktivni oksid. Posljedično, njegov baktericidni mehanizam razlikuje se od tipičnog mehanizma koji uključuje otpuštanje metalnih (cinkovih) iona.
Elektrostatička adsorpcija
Zbog kemijske veze između cinka i kisika, površinska elektronegativnost cinkovog oksida općenito je veća od tipičnih metalnih iona. Ova elektronegativnost prvenstveno proizlazi iz njegovih dimenzija i strukturnih karakteristika u nanoskali; konkretno, na nanoskali, veći broj atoma cinka je izložen na površini, što rezultira pretežno pozitivnim površinskim nabojem. Nadalje, ako je kristalna struktura nano-cinkovog oksida nesavršena-i pokazuje brojne površinske nedostatke-njegove karakteristike pozitivnog naboja dodatno su poboljšane. Suprotno tome, stanične stijenke (sastavljene od peptidoglikana, teihoične kiseline i lipopolisaharida) i stanične membrane (sastavljene od fosfolipida) bakterijskih stanica nose negativan naboj. U skladu s načelom privlačenja suprotnih naboja, nano-čestice cinkovog oksida se ne-selektivno adsorbiraju na bakterijske stanice.
Ionsko otapanje i razbijanje staničnih stijenki bakterija
Ioni cinka oslobođeni s površine cinkovog oksida stupaju u interakciju s bakterijskim stanicama, istiskujući bitne ione-kao što su Ca²⁺ i Mg²⁺-koji obično reguliraju fiziološke aktivnosti stanice. Ovo istiskivanje dovodi do denaturacije i koagulacije staničnih proteina, kao i do inaktivacije enzima, čime se ugrožavaju izvorne funkcije stanične stijenke i stanične membrane. (Međutim, studije su pokazale da čak i deseterostruko povećanje koncentracije iona soli cinka ne mora nužno dati istu razinu učinkovite antibakterijske aktivnosti.)
Fotokatalitička sterilizacija
Nano-cinkov oksid katalizira pretvorbu vode-i na bakterijskoj površini i unutar stanice-u vodikov peroksid (H₂O₂). Snažna oksidacijska svojstva H₂O₂, zajedno s njegovim oksidativnim nusproduktima, izravno oksidiraju vanjske strukturne slojeve bakterija. Ovaj proces remeti barijeru propusnosti stanice i destabilizira unutarnju i vanjsku materijalnu ravnotežu stanice, što u konačnici dovodi do smrti bakterija.
Nadalje, proizvodi razgradnje H₂O₂-kao što su hidroksilni radikali i reaktivne kisikove vrste-mogu izravno reagirati s mikrobnim proteinima i nukleinskim kiselinama. Ova interakcija uzrokuje strukturno oštećenje ovih vitalnih staničnih komponenti, što dovodi do smrti mikroorganizma.
Nano-cinkov oksid sposoban je poremetiti stanične membrane bakterija i virusa, što dovodi do istjecanja bakterijske citoplazme i koagulacije virusnih proteina. Osim sterilizirajućeg i antivirusnog djelovanja, može razgraditi i štetne kemijske komplekse koji se oslobađaju iz ostataka mrtvih bakterija i virusa. Posljedično, nano-cinkov oksid pokazuje moćna baktericidna, fungicidna i antivirusna svojstva, a također posjeduje i učinkovite dezodorirajuće sposobnosti. Istraživanja pokazuju da nano-cinkov oksid postiže sterilizaciju i bakteriostatsku stopu od preko 99% protiv bakterija i virusa, kao i stopu uklanjanja mirisa veću od 99%.
Marljivim naporima osoblja za istraživanje i razvoj u tvrtkama Bofu Technology i Longda Nano uspješno je razvijena antimikrobna masterbatch nano-cink oksida. Ovaj proizvod pokazuje stopu sterilizacije od preko 95% protiv različitih sojeva bakterija-uključujući Gram-pozitivne bakterije, *E. coli* i *S. aureus*-i nudi dugotrajnu-antimikrobnu učinkovitost.
