Fra et partikelperspektiv er nano-zinkoxid klassificeret som et nanomateriale; fra et kemisk sammensætningsperspektiv er det et aktivt oxid. Følgelig adskiller dens bakteriedræbende mekanisme sig fra den typiske mekanisme, der involverer frigivelse af metal (zink) ioner.
Elektrostatisk adsorption
På grund af den kemiske binding mellem zink og oxygen er overfladeelektronegativiteten af zinkoxid generelt højere end for typiske metalioner. Denne elektronegativitet stammer primært fra dens nanoskala dimensioner og strukturelle karakteristika; specifikt på nanoskala er et større antal zinkatomer eksponeret på overfladen, hvilket resulterer i en overvejende positiv overfladeladning. Ydermere, hvis krystalstrukturen af nano-zinkoxidet er ufuldkommen-udviser adskillige overfladedefekter-forstærkes dens positive ladningsegenskaber yderligere. Omvendt bærer bakteriecellers cellevægge (sammensat af peptidoglycaner, teichoinsyrer og lipopolysaccharider) og cellemembraner (sammensat af fosfolipider) en negativ ladning. I overensstemmelse med princippet om, at modsatte ladninger tiltrækker, adsorberes nano-zinkoxidpartiklerne ikke-selektivt på bakteriecellerne.
Ionisk opløsning og forstyrrelse af bakteriecellevægge
Zinkioner frigivet fra overfladen af zinkoxidet interagerer med bakterieceller og fortrænger essentielle ioner -såsom Ca²⁺ og Mg²⁺-, der typisk regulerer cellens fysiologiske aktiviteter. Denne forskydning fører til denaturering og koagulering af cellulære proteiner, såvel som inaktivering af enzymer, hvorved de oprindelige funktioner af cellevæggen og cellemembranen kompromitteres. (Undersøgelser har dog vist, at selv en tidobling af koncentrationen af zinksaltioner ikke nødvendigvis giver det samme niveau af effektiv antibakteriel aktivitet.)
Fotokatalytisk sterilisering
Nano-zinkoxid katalyserer omdannelsen af vand-både på bakterieoverfladen og inde i cellen-til hydrogenperoxid (H₂O₂). De kraftige oxiderende egenskaber af H₂O₂ sammen med dets oxidative biprodukter oxiderer direkte de ydre strukturelle lag af bakterierne. Denne proces afbryder cellens permeabilitetsbarriere og destabiliserer cellens indre og ydre materialeligevægt, hvilket i sidste ende fører til bakteriel død.
Desuden kan nedbrydningsprodukterne af H₂O₂-såsom hydroxylradikaler og reaktive oxygenarter-reagere direkte med mikrobielle proteiner og nukleinsyrer. Denne interaktion forårsager strukturel skade på disse vitale cellulære komponenter, hvilket resulterer i mikroorganismens død.
Nano-zinkoxid er i stand til at ødelægge cellemembranerne i bakterier og vira, hvilket fører til lækage af bakteriel cytoplasma og koagulering af virale proteiner. Ud over dens steriliserende og antivirale virkning kan den også nedbryde skadelige kemiske komplekser frigivet fra resterne af døde bakterier og vira. Som følge heraf udviser nano-zinkoxid potente bakteriedræbende, svampedræbende og antivirale egenskaber og besidder også effektive lugtfjernende egenskaber. Forskning viser, at nano-zinkoxid opnår en steriliserings- og bakteriostatisk hastighed på over 99 % mod bakterier og vira, samt en lugtelimineringshastighed på over 99 %.
Gennem den flittige indsats fra R&D-personale hos Bofu Technology og Longda Nano er der med succes udviklet en nano-zinkoxid-antimikrobiel masterbatch. Dette produkt demonstrerer en sterilisationsrate på over 95 % mod forskellige bakteriestammer-herunder Gram-positive bakterier, *E. coli* og *S. aureus*-og tilbyder lang-antimikrobiel effekt.
