من منظور الجسيمات، يتم تصنيف أكسيد الزنك -النانو على أنه مادة نانوية؛ ومن منظور التركيب الكيميائي، فهو أكسيد نشط. ونتيجة لذلك، فإن آلية قتل الجراثيم تختلف عن الآلية النموذجية التي تنطوي على إطلاق أيونات المعدن (الزنك).
الامتزاز الكهروستاتيكي
بسبب الترابط الكيميائي بين الزنك والأكسجين، تكون السالبية الكهربية السطحية لأكسيد الزنك أعلى بشكل عام من تلك الموجودة في أيونات المعادن النموذجية. تنبع هذه السالبية الكهربية في المقام الأول من أبعادها النانوية وخصائصها الهيكلية؛ على وجه التحديد، عند المقياس النانوي، يتم كشف عدد أكبر من ذرات الزنك على السطح، مما يؤدي إلى شحنة سطحية موجبة في الغالب. علاوة على ذلك، إذا كان التركيب البلوري لأكسيد الزنك النانوي- غير كامل-ويظهر العديد من العيوب السطحية-يتم تحسين خصائص الشحنة الموجبة بشكل أكبر. على العكس من ذلك، فإن جدران الخلايا (المكونة من الببتيدوغليكان، وأحماض التيكويك، والسكريات الدهنية الدهنية) وأغشية الخلايا (المكونة من الدهون الفوسفاتية) للخلايا البكتيرية تحمل شحنة سالبة. وفقًا لمبدأ تجاذب الشحنات المعاكسة، فإن جزيئات أكسيد الزنك النانوية- لا يتم امتصاصها بشكل انتقائي على الخلايا البكتيرية.
الذوبان الأيوني وتعطيل جدران الخلايا البكتيرية
تتفاعل أيونات الزنك المنطلقة من سطح أكسيد الزنك مع الخلايا البكتيرية، مما يؤدي إلى إزاحة الأيونات الأساسية-مثل Ca²⁺ وMg²⁺-التي تنظم عادةً الأنشطة الفسيولوجية للخلية. يؤدي هذا الإزاحة إلى تمسخ البروتينات الخلوية وتخثرها، فضلاً عن تعطيل نشاط الإنزيمات، مما يعرض الوظائف الأصلية لجدار الخلية وغشاء الخلية للخطر. (ومع ذلك، أشارت الدراسات إلى أنه حتى الزيادة بمقدار عشرة أضعاف في تركيز أيونات ملح الزنك لا تؤدي بالضرورة إلى نفس المستوى من النشاط الفعال المضاد للبكتيريا.)
التعقيم بالتحفيز الضوئي
يحفز النانو-أكسيد الزنك تحويل الماء-على سطح البكتيريا وداخل الخلية-إلى بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂). تعمل خصائص الأكسدة القوية لـ H₂O₂، إلى جانب منتجاته الثانوية المؤكسدة، على أكسدة الطبقات الهيكلية الخارجية للبكتيريا بشكل مباشر. تعمل هذه العملية على تعطيل حاجز نفاذية الخلية وزعزعة توازن المواد الداخلية والخارجية للخلية، مما يؤدي في النهاية إلى موت البكتيريا.
علاوة على ذلك، فإن منتجات تحلل H₂O₂-مثل جذور الهيدروكسيل وأنواع الأكسجين التفاعلية-يمكن أن تتفاعل بشكل مباشر مع البروتينات الميكروبية والأحماض النووية. ويتسبب هذا التفاعل في حدوث ضرر هيكلي لهذه المكونات الخلوية الحيوية، مما يؤدي إلى موت الكائنات الحية الدقيقة.
نانو-أكسيد الزنك قادر على تعطيل أغشية الخلايا للبكتيريا والفيروسات، مما يؤدي إلى تسرب السيتوبلازم البكتيري وتخثر البروتينات الفيروسية. بالإضافة إلى آثاره المعقمة والمضادة للفيروسات، يمكنه أيضًا تحلل المجمعات الكيميائية الضارة المنطلقة من بقايا البكتيريا والفيروسات الميتة. وبالتالي، يُظهر أكسيد الزنك - خصائص قوية مضادة للجراثيم والفطريات ومضادة للفيروسات، ويمتلك أيضًا قدرات فعالة لإزالة الروائح الكريهة. تشير الأبحاث إلى أن أكسيد الزنك النانوي- يحقق معدل تعقيم وتثبيط للجراثيم يزيد عن 99% ضد البكتيريا والفيروسات، بالإضافة إلى معدل إزالة الرائحة يتجاوز 99%.
من خلال الجهود الحثيثة التي بذلها موظفو البحث والتطوير في Bofu Technology وLongda Nano، تم بنجاح تطوير خليط نانو - من أكسيد الزنك المضاد للميكروبات. يوضح هذا المنتج معدل تعقيم يزيد عن 95% ضد سلالات بكتيرية مختلفة-بما في ذلك البكتيريا إيجابية الجرام-، *E. القولونية*، و*S. aureus*-ويقدم-فعالية طويلة الأمد مضادة للميكروبات.
