Nanopartikel-Zinkoxid, ZnO, ist eine Form von Zinkoxid, bei der die Verbindung zu einzelnen Partikeln mit einem Durchmesser von nur 20 Nanometern geformt wird. Die transparenten Partikel, die Ultraviolett-a (UVA) und Ultraviolett-b (UVB) Licht effektiv herausfiltern, werden dann mit inerten Silizium- oder Aluminiumoxidschichten überzogen und neigen dazu, zu Gruppen von 200 bis 500 Nanometer Durchmesser zusammenzuklumpen. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Durchmesser eines menschlichen roten Blutkörperchens beträgt 100 Nanometer. Die wichtigsten Verwendungen von Zinkoxid in dieser Form umfassen als Blockierungsmittel für schädliche Sonnenstrahlung in Zinkoxidlotionen und als antibakterielle und fungistatische Verbindung, die transparenten Beschichtungen wie Lacken für Holzoberflächen hinzugefügt wird. Weitere Anwendungen für Zinkoxid-Nanopartikel sind unter anderem als UV-Schutzbeschichtung auf Kunststofffolien für Fenster und Brillen oder in Textilgeweben aus synthetischen Polymeren.
Eine der frühesten und umstrittensten Anwendungen für Zinkoxid-Nanopartikel ist die als UV-Blocker in Sonnenschutzlotionen. Die einzigartige Größe der Partikel im Zinkoxid-Sunblock und nicht die chemische Natur der Verbindung selbst stellt ein Risiko für die menschliche Gesundheit dar. Dies liegt daran, dass Nanopartikel in einem so kleinen Maßstab eine viel größere Oberfläche im Vergleich zu ihrer Nettomasse haben, was sie zu hochreaktiven Substanzen machen kann. Die winzige Größe der Partikel ermöglicht es ihnen, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, wo in Studien an Labortieren gezeigt wurde, dass sie formative neurale Stammzellen (NSCs) abtöten. Diese Zellen sind für die Regeneration menschlicher Neuronen im Gehirn verantwortlich und ihre Zerstörung könnte schließlich zu degenerativen Erkrankungen des Gehirns führen.
Die Erforschung der Gefährlichkeit von Zinkoxid-Nanopartikeln, die in einigen Lebensmitteln sowie in vielen Zinkoxid-Produkten zur Hautpflege enthalten sind, steht noch am Anfang. Einige Untersuchungen legen nahe, dass Partikel mit einer Größe von über 30 Nanometern kein signifikant erhöhtes Gesundheitsrisiko darstellen, während andere Untersuchungen ergeben haben, dass der gesamte Größenbereich für Zinkoxid-Nanopartikel Gefahren darstellt. Die Produkte, in denen sie am häufigsten verwendet werden, wie Zinkoxid-Gelatine oder Salben, sollen auf die Hautoberfläche aufgetragen werden. Partikel über 30 Nanometern können nicht in tiefere Gewebeschichten gelangen, bergen jedoch bei Einnahme Risiken für Blut, Lungengewebe und das Gehirn. Da viele industrielle Zubereitungen von Zinkoxid-Nanopartikeln in Form eines trockenen weißen Pulvers vorliegen, besteht die größte Gefahr durch diese Stoffe bei versehentlichem Einatmen.
Die kommerzielle Herstellung von Zinkoxid-Nanopartikeln kann so erfolgen, dass keine Agglomeration auftritt und die einzelnen Partikel voneinander getrennt bleiben. Dies verleiht ihnen sowohl eine erhöhte Vielseitigkeit, bei der sie in dünnen Schichten auf die Oberfläche von Stoffen oder anderen Materialien aufgetragen werden können, als auch erhöhte Risiken beim Verschlucken oder Einatmen durch den Menschen. Auch die Oberflächenbeschichtungen der Partikel können je nach Bedarf hydrophob oder hydrophil ausgeführt werden, und sie können durchgängig in einem Durchmesser von 20, 40 oder 60 Nanometern hergestellt werden. Ihr Einsatz für eine Vielzahl von Herstellungsprozessen, bei denen korrosionshemmende, antibakterielle und katalytische Wirkungen erwünscht sind, macht sie ab 2011 weiterhin zu einem Schwerpunkt in der Industrie.