Dari sudut pandang partikulat, nano-seng oksida diklasifikasikan sebagai bahan nano; dari sudut pandang komposisi kimia, ini adalah oksida aktif. Akibatnya, mekanisme bakterisidalnya berbeda dari mekanisme tipikal yang melibatkan pelepasan ion logam (seng).
Adsorpsi Elektrostatik
Karena ikatan kimia antara seng dan oksigen, elektronegativitas permukaan seng oksida umumnya lebih tinggi dibandingkan ion logam pada umumnya. Keelektronegatifan ini terutama berasal dari dimensi skala nano dan karakteristik strukturalnya; khususnya, pada skala nano, lebih banyak atom seng yang tersingkap di permukaan, sehingga menghasilkan muatan permukaan yang dominan positif. Selain itu, jika struktur kristal nano-seng oksida tidak sempurna-menunjukkan banyak cacat permukaan-karakteristik muatan positifnya semakin ditingkatkan. Sebaliknya, dinding sel (terdiri dari peptidoglikan, asam teikoat, dan lipopolisakarida) dan membran sel (terdiri dari fosfolipid) sel bakteri membawa muatan negatif. Sesuai dengan prinsip tarik-menarik muatan yang berlawanan, partikel nano-seng oksida tidak teradsorpsi secara selektif ke dalam sel bakteri.
Pembubaran Ionik dan Gangguan Dinding Sel Bakteri
Ion seng yang dilepaskan dari permukaan seng oksida berinteraksi dengan sel bakteri, menggantikan ion esensial-seperti Ca²⁺ dan Mg²⁺-yang biasanya mengatur aktivitas fisiologis sel. Perpindahan ini menyebabkan denaturasi dan koagulasi protein seluler, serta inaktivasi enzim, sehingga mengganggu fungsi asli dinding sel dan membran sel. (Namun, penelitian menunjukkan bahwa peningkatan sepuluh kali lipat konsentrasi ion garam seng tidak selalu menghasilkan tingkat aktivitas antibakteri efektif yang sama.)
Sterilisasi Fotokatalitik
Nano-seng oksida mengkatalisis konversi air-baik pada permukaan bakteri maupun di dalam sel-menjadi hidrogen peroksida (H₂O₂). Sifat pengoksidasi kuat H₂O₂, bersama dengan produk samping oksidatifnya, secara langsung mengoksidasi lapisan struktural luar bakteri. Proses ini mengganggu penghalang permeabilitas sel dan mengganggu kestabilan keseimbangan material internal dan eksternal sel, yang pada akhirnya menyebabkan kematian bakteri.
Selain itu, produk penguraian H₂O₂-seperti radikal hidroksil dan spesies oksigen reaktif-dapat langsung bereaksi dengan protein mikroba dan asam nukleat. Interaksi ini menyebabkan kerusakan struktural pada komponen seluler vital tersebut, sehingga mengakibatkan kematian mikroorganisme.
Nano-seng oksida mampu mengganggu membran sel bakteri dan virus, menyebabkan kebocoran sitoplasma bakteri dan koagulasi protein virus. Selain efek sterilisasi dan antivirusnya, ia juga dapat menguraikan kompleks kimia berbahaya yang dilepaskan dari sisa-sisa bakteri dan virus yang mati. Akibatnya, nano-seng oksida menunjukkan sifat bakterisida, fungisida, dan antivirus yang kuat, dan juga memiliki kemampuan penghilang bau yang efektif. Penelitian menunjukkan bahwa nano-seng oksida mencapai tingkat sterilisasi dan bakteriostatik lebih dari 99% terhadap bakteri dan virus, serta tingkat penghapusan bau melebihi 99%.
Melalui upaya tekun personel Litbang di Bofu Technology dan Longda Nano, masterbatch antimikroba nano-seng oksida telah berhasil dikembangkan. Produk ini menunjukkan tingkat sterilisasi lebih dari 95% terhadap berbagai strain bakteri-termasuk bakteri Gram-positif, *E. coli*, dan *S. aureus*-dan menawarkan-kemanjuran antimikroba yang tahan lama.
