จากมุมมองของอนุภาค นาโน-ซิงค์ออกไซด์ถูกจัดประเภทเป็นวัสดุนาโน จากมุมมองขององค์ประกอบทางเคมี มันคือออกไซด์ที่แอคทีฟ ด้วยเหตุนี้ กลไกการฆ่าเชื้อแบคทีเรียจึงแตกต่างจากกลไกทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยไอออนของโลหะ (สังกะสี)
การดูดซับไฟฟ้าสถิต
เนื่องจากพันธะเคมีระหว่างสังกะสีและออกซิเจน โดยทั่วไปอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของพื้นผิวของซิงค์ออกไซด์จึงสูงกว่าไอออนของโลหะทั่วไป อิเลคโตรเนกาติวีตี้นี้มีต้นกำเนิดมาจากขนาดนาโนและคุณลักษณะทางโครงสร้างเป็นหลัก โดยเฉพาะในระดับนาโน อะตอมของสังกะสีจำนวนมากถูกเปิดเผยบนพื้นผิว ส่งผลให้ประจุที่พื้นผิวเป็นบวกเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ หากโครงสร้างผลึกของนาโน-ซิงค์ออกไซด์ไม่สมบูรณ์-ซึ่งมีข้อบกพร่องที่พื้นผิวจำนวนมาก-คุณลักษณะประจุบวกก็จะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปอีก ในทางกลับกัน ผนังเซลล์ (ประกอบด้วยเพปทิโดไกลแคน กรดเตอิโคอิก และไลโปโพลีแซ็กคาไรด์) และเยื่อหุ้มเซลล์ (ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด) ของเซลล์แบคทีเรียมีประจุลบ ตามหลักการที่ว่าประจุตรงข้ามจะดึงดูด อนุภาคนาโน-ซิงค์ออกไซด์จะไม่-ถูกดูดซับอย่างเจาะจงไปยังเซลล์แบคทีเรีย
การละลายไอออนิกและการหยุดชะงักของผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
ไอออนของสังกะสีที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวของซิงค์ออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับเซลล์แบคทีเรีย โดยจะไปแทนที่ไอออนที่จำเป็น-เช่น Ca²⁺ และ Mg²⁺- ซึ่งโดยทั่วไปจะควบคุมกิจกรรมทางสรีรวิทยาของเซลล์ การกระจัดนี้นำไปสู่การสูญเสียสภาพและการแข็งตัวของโปรตีนในเซลล์ เช่นเดียวกับการหยุดการทำงานของเอนไซม์ ส่งผลให้การทำงานเดิมของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ลดลง (อย่างไรก็ตาม การศึกษาพบว่าแม้ความเข้มข้นของไอออนเกลือสังกะสีเพิ่มขึ้นสิบเท่าก็ไม่จำเป็นต้องให้ฤทธิ์ต้านแบคทีเรียที่มีประสิทธิผลในระดับเดียวกันเสมอไป)
การทำหมันด้วยแสงด้วยแสง
นาโน-ซิงค์ออกไซด์กระตุ้นการเปลี่ยนน้ำ-ทั้งบนพื้นผิวแบคทีเรียและภายในเซลล์-ให้เป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่มีศักยภาพของ H₂O₂ พร้อมด้วยผลพลอยได้จากการออกซิเดชั่น จะออกซิไดซ์โดยตรงที่ชั้นโครงสร้างด้านนอกของแบคทีเรีย กระบวนการนี้ขัดขวางอุปสรรคในการซึมผ่านของเซลล์ และทำให้ความสมดุลของวัสดุภายในและภายนอกไม่เสถียร ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การตายของแบคทีเรีย
นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของ H₂O₂-เช่น อนุมูลไฮดรอกซิลและสายพันธุ์ออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยา-สามารถทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโปรตีนของจุลินทรีย์และกรดนิวคลีอิก ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดความเสียหายทางโครงสร้างต่อส่วนประกอบสำคัญของเซลล์ ส่งผลให้จุลินทรีย์เสียชีวิต
นาโน-ซิงค์ออกไซด์สามารถทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียและไวรัส ทำให้เกิดการรั่วไหลของไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียและการแข็งตัวของโปรตีนของไวรัส นอกเหนือจากผลในการฆ่าเชื้อและต้านไวรัสแล้ว ยังสามารถย่อยสลายสารเคมีเชิงซ้อนที่เป็นอันตรายซึ่งปล่อยออกมาจากแบคทีเรียและไวรัสที่ตายแล้วอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ นาโน-ซิงค์ออกไซด์จึงแสดงคุณสมบัติที่มีศักยภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ฆ่าเชื้อรา และไวรัส และยังมีความสามารถในการกำจัดกลิ่นอย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย การวิจัยระบุว่านาโน-ซิงค์ออกไซด์มีอัตราการฆ่าเชื้อและแบคทีเรียมากกว่า 99% ต่อแบคทีเรียและไวรัส รวมถึงอัตราการกำจัดกลิ่นที่เกิน 99%
ด้วยความพยายามอย่างขยันขันแข็งของบุคลากรฝ่ายวิจัยและพัฒนาที่ Bofu Technology และ Longda Nano นาโน-มาสเตอร์แบทช์ต้านจุลชีพซิงค์ออกไซด์จึงได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จ ผลิตภัณฑ์นี้แสดงอัตราการฆ่าเชื้อมากกว่า 95% เทียบกับแบคทีเรียสายพันธุ์ต่างๆ-รวมถึงแบคทีเรียแกรม-เชิงบวก *E โคไล* และ *S aureus*-และมอบ-ประสิทธิภาพในการต้านจุลชีพที่ยาวนาน
