Do ponto de vista particulado, o nano-óxido de zinco é classificado como um nanomaterial; do ponto de vista da composição química, é um óxido ativo. Consequentemente, o seu mecanismo bactericida difere do mecanismo típico que envolve a libertação de iões metálicos (zinco).
Adsorção Eletrostática
Devido à ligação química entre o zinco e o oxigênio, a eletronegatividade superficial do óxido de zinco é geralmente maior do que a dos íons metálicos típicos. Esta eletronegatividade decorre principalmente de suas dimensões e características estruturais em nanoescala; especificamente, em nanoescala, um número maior de átomos de zinco está exposto na superfície, resultando em uma carga superficial predominantemente positiva. Além disso, se a estrutura cristalina do nano-óxido de zinco for imperfeita-exibindo numerosos defeitos superficiais-suas características de carga positiva serão ainda mais aprimoradas. Por outro lado, as paredes celulares (compostas de peptidoglicanos, ácidos teicóicos e lipopolissacarídeos) e as membranas celulares (compostas de fosfolipídios) das células bacterianas carregam uma carga negativa. De acordo com o princípio de que cargas opostas se atraem, as nano-partículas de óxido de zinco são adsorvidas não-seletivamente nas células bacterianas.
Dissolução iônica e ruptura das paredes celulares bacterianas
Os íons de zinco liberados da superfície do óxido de zinco interagem com as células bacterianas, deslocando íons essenciais-como Ca²⁺ e Mg²⁺-que normalmente regulam as atividades fisiológicas da célula. Este deslocamento leva à desnaturação e coagulação de proteínas celulares, bem como à inativação de enzimas, comprometendo assim as funções originais da parede celular e da membrana celular. (No entanto, estudos indicaram que mesmo um aumento de dez vezes na concentração de íons de sal de zinco não produz necessariamente o mesmo nível de atividade antibacteriana eficaz.)
Esterilização Fotocatalítica
O nano-óxido de zinco catalisa a conversão de água-tanto na superfície bacteriana quanto dentro da célula-em peróxido de hidrogênio (H₂O₂). As potentes propriedades oxidantes do H₂O₂, juntamente com seus subprodutos oxidativos, oxidam diretamente as camadas estruturais externas das bactérias. Este processo rompe a barreira de permeabilidade da célula e desestabiliza o equilíbrio material interno e externo da célula, levando em última análise à morte bacteriana.
Além disso, os produtos de decomposição do H₂O₂-como radicais hidroxila e espécies reativas de oxigênio-podem reagir diretamente com proteínas microbianas e ácidos nucleicos. Esta interação causa danos estruturais a estes componentes celulares vitais, resultando assim na morte do microrganismo.
O nano-óxido de zinco é capaz de romper as membranas celulares de bactérias e vírus, levando ao vazamento do citoplasma bacteriano e à coagulação de proteínas virais. Além de seus efeitos esterilizantes e antivirais, também pode decompor complexos químicos nocivos liberados pelos restos de bactérias e vírus mortos. Consequentemente, o nano-óxido de zinco demonstra potentes propriedades bactericidas, fungicidas e antivirais e também possui capacidades desodorizantes eficazes. Pesquisas indicam que o nano-óxido de zinco atinge uma taxa de esterilização e bacteriostática superior a 99% contra bactérias e vírus, bem como uma taxa de eliminação de odores superior a 99%.
Por meio dos esforços diligentes da equipe de P&D da Bofu Technology e da Longda Nano, um masterbatch antimicrobiano de nano-óxido de zinco foi desenvolvido com sucesso. Este produto demonstra uma taxa de esterilização de mais de 95% contra diversas cepas bacterianas-incluindo bactérias Gram-positivas, *E. coli* e *S. aureus*-e oferece eficácia antimicrobiana-de longa duração.
