Dal punto di vista del particolato, il nano-ossido di zinco è classificato come nanomateriale; dal punto di vista della composizione chimica, è un ossido attivo. Di conseguenza, il suo meccanismo battericida differisce dal tipico meccanismo che prevede il rilascio di ioni metallici (zinco).
Adsorbimento elettrostatico
A causa del legame chimico tra zinco e ossigeno, l'elettronegatività superficiale dell'ossido di zinco è generalmente superiore a quella dei tipici ioni metallici. Questa elettronegatività deriva principalmente dalle sue dimensioni su scala nanometrica e dalle caratteristiche strutturali; nello specifico, su scala nanometrica, sulla superficie è esposto un numero maggiore di atomi di zinco, determinando una carica superficiale prevalentemente positiva. Inoltre, se la struttura cristallina del nano-ossido di zinco è imperfetta-presenta numerosi difetti superficiali-le sue caratteristiche di carica positiva risultano ulteriormente migliorate. Al contrario, le pareti cellulari (composte da peptidoglicani, acidi teicoici e lipopolisaccaridi) e le membrane cellulari (composte da fosfolipidi) delle cellule batteriche trasportano una carica negativa. Secondo il principio dell'attrazione delle cariche opposte, le nano-particelle di ossido di zinco vengono adsorbite in modo non-selettivo sulle cellule batteriche.
Dissoluzione ionica e distruzione delle pareti cellulari batteriche
Gli ioni zinco rilasciati dalla superficie dell'ossido di zinco interagiscono con le cellule batteriche, sostituendo gli ioni essenziali-come Ca²⁺ e Mg²⁺-che in genere regolano le attività fisiologiche della cellula. Questo spostamento porta alla denaturazione e coagulazione delle proteine cellulari, nonché all'inattivazione degli enzimi, compromettendo così le funzioni originali della parete cellulare e della membrana cellulare. (Tuttavia, gli studi hanno indicato che anche un aumento di dieci volte della concentrazione degli ioni del sale di zinco non produce necessariamente lo stesso livello di attività antibatterica efficace.)
Sterilizzazione fotocatalitica
Il nano-ossido di zinco catalizza la conversione dell'acqua-sia sulla superficie batterica che all'interno della cellula-in perossido di idrogeno (H₂O₂). Le potenti proprietà ossidanti dell'H₂O₂, insieme ai suoi sottoprodotti ossidativi, ossidano direttamente gli strati strutturali esterni dei batteri. Questo processo distrugge la barriera di permeabilità della cellula e destabilizza l'equilibrio materiale interno ed esterno della cellula, portando infine alla morte batterica.
Inoltre, i prodotti di decomposizione dell'H₂O₂-come i radicali idrossilici e le specie reattive dell'ossigeno-possono reagire direttamente con le proteine microbiche e gli acidi nucleici. Questa interazione provoca danni strutturali a questi componenti cellulari vitali, provocando così la morte del microrganismo.
Il nano-ossido di zinco è in grado di distruggere le membrane cellulari di batteri e virus, provocando la fuoriuscita del citoplasma batterico e la coagulazione delle proteine virali. Oltre ai suoi effetti sterilizzanti e antivirali, può anche decomporre i complessi chimici dannosi rilasciati dai resti di batteri e virus morti. Di conseguenza, il nano-ossido di zinco dimostra potenti proprietà battericide, fungicide e antivirali e possiede anche efficaci capacità deodoranti. La ricerca indica che il nano-ossido di zinco raggiunge un tasso di sterilizzazione e batteriostaticità superiore al 99% contro batteri e virus, nonché un tasso di eliminazione degli odori superiore al 99%.
Grazie agli sforzi diligenti del personale di ricerca e sviluppo di Bofu Technology e Longda Nano, è stato sviluppato con successo un masterbatch antimicrobico a base di nano-ossido di zinco. Questo prodotto dimostra un tasso di sterilizzazione superiore al 95% contro vari ceppi batterici-compresi batteri Gram-positivi, *E. coli* e *S. aureus*-e offre un'efficacia antimicrobica di lunga-duratura.
