O efeito bactericida e virucida por ação fotocatalítica do TiO2 deve-se à formação de Espécies Reativas ao Oxigénio (ROS) entre as quais o radical hidroxilo HO·, gerado pelo sistema sinérgico Dióxido de Titânio-luz. A maioria dos estudos chegou sempre à mesma conclusão, isto é que o radical hidroxilo HO·é a espécie principal envolvida na ação bactericida e virucida da fotocatálise.
O radical hidroxilo, que possui uma duração extremamente curta, deve ser gerado na proximidade da membrana para que seja capaz de eliminar os seus componentes. O tempo de vida extremamente curto e o facto de ser produzido sobre uma superfície, tornam-no inócuo para a saúde humana.
Os mais potentes sistemas de oxidação avançada baseiam-se na geração de radicais hidroxilos que são um agente oxidante extremamente poderoso. Utilizando a força oxidante dos radicais hidrolixicos, a oxidação fotocatalítica pode, de forma eficiente, higienizar, desodorizar e purificar o ar, a água nas mais variadas superfícies.
A fotocatálise não mata apenas as células das bactérias, mas também as decompõe. Verificou-se que o dióxido de titânio é mais eficaz do que qualquer outro agente antibacteriano, porque a reação fotocatalítica ocorre mesmo quando existem células que cobrem a superfície e a multiplicação das bactérias se encontram em estado de propagação ativa, ativando-se sobre a superfície e ignorando o biofilme criado pelas bactérias. É eficaz quando os higienizantes químicos tradicionais demonstram ter menor desempenho. Por outro lado, a endotoxina resultante da morte da célula é decomposta por mérito da ação fotocatalítica. O dióxido de titânio não se degrada e demostra um efeito antibacteriano e virucida a longo prazo. Em geral, a desinfeção com dióxido de titânio é 3 vezes superior à obtida com o cloro, e 1.5 vezes superior à do ozono.
De forma semelhante às bactérias, também os vírus devem ser destruídos sem causar danos inaceitáveis para as células hospedeiras. Os vírus com invólucro, como o HIV, são geralmente suscetíveis à foto-inativação ao contrário dos vírus sem invólucro: isto indica que é o invólucro viral, ao contrário dos ácidos nucleicos, o objetivo da fotossensibilização.