Parçacık perspektifinden bakıldığında, nano-çinko oksit bir nanomateryal olarak sınıflandırılır; Kimyasal bileşim açısından bakıldığında aktif bir oksittir. Sonuç olarak bakterisidal mekanizması, metal (çinko) iyonlarının salınmasını içeren tipik mekanizmadan farklıdır.
Elektrostatik Adsorpsiyon
Çinko ve oksijen arasındaki kimyasal bağ nedeniyle çinko oksidin yüzey elektronegatifliği genellikle tipik metal iyonlarınınkinden daha yüksektir. Bu elektronegatiflik öncelikle nano ölçekli boyutlarından ve yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır; özellikle nano ölçekte, yüzeyde daha fazla sayıda çinko atomu açığa çıkar ve bu da ağırlıklı olarak pozitif bir yüzey yüküne neden olur. Ayrıca, nano-çinko oksidin kristal yapısı kusurluysa-çok sayıda yüzey kusuru sergiliyorsa-pozitif yük özellikleri daha da güçlendirilir. Tersine, bakteri hücrelerinin hücre duvarları (peptidoglikanlar, teikoik asitler ve lipopolisakkaritlerden oluşur) ve hücre zarları (fosfolipidlerden oluşur) negatif yük taşır. Zıt yüklerin birbirini çekmesi ilkesine uygun olarak, nano-çinko oksit parçacıkları seçici olmayan bir şekilde bakteri hücreleri üzerine adsorbe edilir.
İyonik Çözünme ve Bakteriyel Hücre Duvarlarının Bozulması
Çinko oksidin yüzeyinden salınan çinko iyonları bakteri hücreleriyle etkileşime girerek, tipik olarak hücrenin fizyolojik aktivitelerini düzenleyen -Ca²⁺ ve Mg²⁺ gibi- temel iyonların yerini alır. Bu yer değiştirme, hücresel proteinlerin denatürasyonuna ve pıhtılaşmasına ve ayrıca enzimlerin inaktivasyonuna yol açarak hücre duvarı ve hücre zarının orijinal fonksiyonlarını tehlikeye atar. (Ancak çalışmalar, çinko tuzu iyonlarının konsantrasyonundaki on kat artışın bile aynı düzeyde etkili antibakteriyel aktivite sağlamadığını göstermiştir.)
Fotokatalitik Sterilizasyon
Nano-çinko oksit, hem bakteri yüzeyindeki hem de hücre içindeki suyun-hidrojen peroksite (H₂O₂) dönüşümünü katalize eder. H₂O₂'un güçlü oksitleyici özellikleri, oksidatif yan ürünleriyle birlikte, bakterilerin dış yapısal katmanlarını doğrudan oksitler. Bu süreç, hücrenin geçirgenlik bariyerini bozar ve hücrenin iç ve dış malzeme dengesini bozarak sonuçta bakteriyel ölüme yol açar.
Ayrıca, hidroksil radikalleri ve reaktif oksijen türleri- gibi H₂O₂-'nin ayrışma ürünleri, mikrobiyal proteinler ve nükleik asitlerle doğrudan reaksiyona girebilir. Bu etkileşim, bu hayati hücresel bileşenlerde yapısal hasara neden olur ve dolayısıyla mikroorganizmanın ölümüyle sonuçlanır.
Nano-çinko oksit, bakteri ve virüslerin hücre zarlarını bozarak bakteriyel sitoplazmanın sızmasına ve viral proteinlerin pıhtılaşmasına yol açabilir. Sterilize edici ve antiviral etkilerinin yanı sıra, ölü bakteri ve virüs kalıntılarından salınan zararlı kimyasal kompleksleri de parçalayabilmektedir. Sonuç olarak nano-çinko oksit, güçlü bakterisidal, fungisidal ve antiviral özellikler gösterir ve ayrıca etkili koku giderme yeteneklerine sahiptir. Araştırmalar, nano-çinko oksidin bakteri ve virüslere karşı %99'un üzerinde bir sterilizasyon ve bakteriyostatik oranına, ayrıca %99'u aşan bir koku giderme oranına ulaştığını göstermektedir.
Bofu Technology ve Longda Nano'daki Ar-Ge personelinin özenli çabaları sayesinde, bir nano-çinko oksit antimikrobiyal masterbatch başarıyla geliştirildi. Bu ürün, Gram-pozitif bakteriler, *E. coli dahil olmak üzere çeşitli bakteri türlerine karşı %95'in üzerinde bir sterilizasyon oranına sahiptir. coli* ve *S. aureus*-ve uzun-kalıcı antimikrobiyal etkinlik sunar.
