Desde una perspectiva de partículas, el nano-óxido de zinc se clasifica como un nanomaterial; Desde el punto de vista de la composición química, es un óxido activo. En consecuencia, su mecanismo bactericida difiere del mecanismo típico que implica la liberación de iones metálicos (zinc).
Adsorción electrostática
Debido al enlace químico entre el zinc y el oxígeno, la electronegatividad superficial del óxido de zinc es generalmente mayor que la de los iones metálicos típicos. Esta electronegatividad se debe principalmente a sus dimensiones a nanoescala y características estructurales; específicamente, a nanoescala, una mayor cantidad de átomos de zinc están expuestos en la superficie, lo que da como resultado una carga superficial predominantemente positiva. Además, si la estructura cristalina del nano-óxido de zinc es imperfecta-y presenta numerosos defectos superficiales-, sus características de carga positiva mejoran aún más. Por el contrario, las paredes celulares (compuestas por peptidoglicanos, ácidos teicoicos y lipopolisacáridos) y las membranas celulares (compuestas por fosfolípidos) de las células bacterianas llevan una carga negativa. De acuerdo con el principio de atracción de cargas opuestas, las nano-partículas de óxido de zinc se adsorben de forma no-selectiva en las células bacterianas.
Disolución iónica y alteración de las paredes celulares bacterianas.
Los iones de zinc liberados de la superficie del óxido de zinc interactúan con las células bacterianas, desplazando iones esenciales-como Ca²⁺ y Mg²⁺-que normalmente regulan las actividades fisiológicas de las células. Este desplazamiento conduce a la desnaturalización y coagulación de las proteínas celulares, así como a la inactivación de enzimas, comprometiendo así las funciones originales de la pared celular y la membrana celular. (Sin embargo, los estudios han indicado que incluso un aumento de diez veces en la concentración de iones de sal de zinc no necesariamente produce el mismo nivel de actividad antibacteriana efectiva).
Esterilización fotocatalítica
El nano-óxido de zinc cataliza la conversión de agua-tanto en la superficie bacteriana como dentro de la célula-en peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Las potentes propiedades oxidantes del H₂O₂, junto con sus subproductos oxidativos, oxidan directamente las capas estructurales externas de las bacterias. Este proceso altera la barrera de permeabilidad de la célula y desestabiliza el equilibrio material interno y externo de la célula, lo que en última instancia conduce a la muerte bacteriana.
Además, los productos de descomposición del H₂O₂-como los radicales hidroxilo y las especies reactivas de oxígeno- pueden reaccionar directamente con proteínas microbianas y ácidos nucleicos. Esta interacción causa daño estructural a estos componentes celulares vitales, lo que resulta en la muerte del microorganismo.
El nano-óxido de zinc es capaz de alterar las membranas celulares de bacterias y virus, lo que provoca la fuga de citoplasma bacteriano y la coagulación de proteínas virales. Además de sus efectos esterilizantes y antivirales, también puede descomponer complejos químicos nocivos liberados de los restos de bacterias y virus muertos. En consecuencia, el nano-óxido de zinc demuestra potentes propiedades bactericidas, fungicidas y antivirales, y también posee capacidades desodorizantes efectivas. Las investigaciones indican que el óxido de nano-zinc logra una tasa de esterilización y bacteriostática de más del 99 % contra bacterias y virus, así como una tasa de eliminación de olores superior al 99 %.
Gracias a los esfuerzos diligentes del personal de I+D de Bofu Technology y Longda Nano, se ha desarrollado con éxito un masterbatch antimicrobiano de nano{0}}óxido de zinc. Este producto demuestra una tasa de esterilización de más del 95 % contra diversas cepas bacterianas-incluidas bacterias Gram-positivas, *E. coli* y *S. aureus*-y ofrece eficacia antimicrobiana-duradera.
