С точки зрения частиц нано-оксид цинка классифицируется как наноматериал; с точки зрения химического состава это активный оксид. Следовательно, его бактерицидный механизм отличается от типичного механизма, связанного с высвобождением ионов металла (цинка).
Электростатическая адсорбция
Из-за химической связи между цинком и кислородом поверхностная электроотрицательность оксида цинка обычно выше, чем у типичных ионов металлов. Эта электроотрицательность в первую очередь связана с его наноразмерными размерами и структурными характеристиками; в частности, на наноуровне большее количество атомов цинка оказывается на поверхности, что приводит к преимущественно положительному поверхностному заряду. Более того, если кристаллическая структура нано-оксида цинка несовершенна,-обнаруживает многочисленные поверхностные дефекты,-его характеристики положительного заряда еще больше улучшаются. И наоборот, клеточные стенки (состоящие из пептидогликанов, тейхоевых кислот и липополисахаридов) и клеточные мембраны (состоящие из фосфолипидов) бактериальных клеток несут отрицательный заряд. В соответствии с принципом притяжения противоположных зарядов нано-частицы оксида цинка не-неселективно адсорбируются на бактериальных клетках.
Ионное растворение и разрушение клеточных стенок бактерий
Ионы цинка, высвобождаемые с поверхности оксида цинка, взаимодействуют с бактериальными клетками, вытесняя незаменимые ионы,-такие как Ca²⁺ и Mg²⁺-, которые обычно регулируют физиологическую активность клеток. Это смещение приводит к денатурации и коагуляции клеточных белков, а также к инактивации ферментов, тем самым нарушая первоначальные функции клеточной стенки и клеточной мембраны. (Однако исследования показали, что даже десятикратное увеличение концентрации ионов солей цинка не обязательно приводит к такому же уровню эффективной антибактериальной активности.)
Фотокаталитическая стерилизация
Нано-оксид цинка катализирует превращение воды-как на поверхности бактерий, так и внутри клетки-в перекись водорода (H₂O₂). Мощные окислительные свойства H₂O₂ вместе с его побочными окислительными продуктами непосредственно окисляют внешние структурные слои бактерий. Этот процесс разрушает барьер проницаемости клетки и дестабилизирует внутреннее и внешнее материальное равновесие клетки, что в конечном итоге приводит к гибели бактерий.
Кроме того, продукты разложения H₂O₂-такие как гидроксильные радикалы и активные формы кислорода-могут напрямую вступать в реакцию с микробными белками и нуклеиновыми кислотами. Это взаимодействие вызывает структурное повреждение этих жизненно важных клеточных компонентов, что приводит к гибели микроорганизма.
Нано-оксид цинка способен разрушать клеточные мембраны бактерий и вирусов, что приводит к утечке бактериальной цитоплазмы и коагуляции вирусных белков. Помимо стерилизующего и противовирусного действия, он также способен разлагать вредные химические комплексы, выделяющиеся из остатков погибших бактерий и вирусов. Следовательно, нано-оксид цинка демонстрирует мощные бактерицидные, фунгицидные и противовирусные свойства, а также обладает эффективными дезодорирующими свойствами. Исследования показывают, что нано-оксид цинка обеспечивает степень стерилизации и бактериостатичности более 99 % против бактерий и вирусов, а также степень устранения запаха, превышающую 99 %.
Благодаря усердным усилиям специалистов по исследованиям и разработкам компаний Bofu Technology и Longda Nano была успешно разработана противомикробная маточная смесь нано-оксида цинка. Этот продукт демонстрирует степень стерилизации более 95 % против различных бактериальных штаммов,-включая грам-положительные бактерии, *E. coli* и *S. aureus*-и обеспечивает длительную-противомикробную эффективность.
