L'effet bactéricide et virucide par l'action photocatalytique du TiO2 est dû à la formation de Dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) y compris le radical hydroxyle HO·, générés par le système synergique de dioxyde de titane-lumière. La plupart des études a toujours conduit à la même conclusion, à savoir que le radical hydroxyle HO· est l'espèce principale impliquée dans l'action bactéricide et de la virucide de photocatalyse.
Le radical hydroxyle, ayant une durée très courte (10-9 s), doit être généré à proximité de la membrane de sorte qu'il soit en mesure d'en éliminer les composants. Leur durée de vie extrêmement courte et le fait d'être produits sur une surface, les rendent inoffensifs pour l'homme.
Les plus puissants systèmes d'oxydation avancée sont fondés sur la génération de radicaux hydroxyles. Le radical hydroxyle est un agent oxydant extrêmement puissant. En raison de sa forte capacité oxydante, l'oxydation photocatalytique peut effectivement désinfecter, désodoriser et purifier l'air, l'eau et différentes surfaces.
La photocatalyse non seulement tue les cellules des bactéries, mais les décompose. Il a été vérifié que le dioxyde de titane est plus efficace que n'importe quel autre agent antibactérien, parce que la réaction photocatalytique a lieu même s'il y a des cellules qui recouvrent la surface et que la multiplication des bactéries est active, s'activant sur la surface et contournant le biofilm créé par les bactéries il est efficace là où les agents d'assainissement chimiques traditionnels sont moins performants. En outre, l'endotoxine résultant de la mort de la cellule est décomposée grâce à l'action photocatalytique. Le dioxyde de titane ne se dégrade pas et montre un effet antibactérien et virucide à long terme. En général, la désinfection au moyen de dioxyde de titane est 3 fois plus efficace que celle obtenue avec le chlore et 1,5 fois plus que l'ozone.
D'une manière similaire aux bactéries, les virus doivent également être détruits sans causer de dommages inacceptables pour les cellules hôtes. Les virus enveloppés tels que le VIH sont généralement sensibles à la photoinactivation par opposition à des virus non enveloppés : cela indique que l'objectif de la photosensibilisation est l'enveloppe virale, plutôt que les acides nucléiques.