Nanocząsteczkowy tlenek cynku, ZnO, jest formą tlenku cynku, w której związek jest formowany w pojedyncze cząsteczki o średnicy zaledwie 20 nanometrów. Przezroczyste cząstki, które skutecznie odfiltrowują światło ultrafioletowe-a (UVA) i ultrafioletowe-b (UVB), są następnie pokrywane warstwami obojętnego krzemu lub tlenku glinu i mają tendencję do zbijania się w grupy o średnicy od 200 do 500 nanometrów. Dla porównania, średnia średnica ludzkiej krwinki czerwonej wynosi 100 nanometrów. Główne zastosowania tlenku cynku w tej postaci obejmują jako środek blokujący szkodliwe promieniowanie słoneczne w balsamach z tlenkiem cynku oraz jako związek antybakteryjny i grzybostatyczny dodawany do przezroczystych powłok, takich jak lakier do powierzchni drewnianych. Inne zastosowania nanocząstek tlenku cynku obejmują ochronę przed promieniowaniem ultrafioletowym (UV) folii plastikowych do okien i okularów lub tkanin tekstylnych wykonanych z polimerów syntetycznych.
Jednym z najwcześniejszych i najbardziej kontrowersyjnych zastosowań nanocząsteczkowego tlenku cynku jest blokowanie promieniowania UV w balsamach przeciwsłonecznych. Unikalny rozmiar cząstek w filtrze przeciwsłonecznym z tlenkiem cynku, a nie chemiczny charakter samego związku, stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Dzieje się tak, ponieważ w tak małej skali nanocząstki mają znacznie większą powierzchnię w porównaniu z ich masą netto, co może czynić je substancjami wysoce reaktywnymi. Niewielki rozmiar cząsteczek pozwala im przejść przez barierę krew-mózg, gdzie w badaniach na zwierzętach laboratoryjnych wykazano, że zabijają formacyjne nerwowe komórki macierzyste (NSC). Komórki te są odpowiedzialne za regenerację ludzkich neuronów w mózgu, a ich zniszczenie może prowadzić do ewentualnych chorób zwyrodnieniowych mózgu.
Badania nad niebezpieczeństwem nanocząstek tlenku cynku, które są obecne w niektórych produktach spożywczych, a także w wielu produktach z tlenkiem cynku stosowanych do pielęgnacji skóry, są wciąż na wczesnym etapie. Niektóre badania sugerują, że cząstki o wielkości powyżej 30 nanometrów nie stanowią znaczącego zwiększonego ryzyka dla zdrowia, podczas gdy inne badania wykazały, że cały zakres rozmiarów nanocząstek tlenku cynku stanowił zagrożenie. Produkty, w których są najczęściej stosowane, takie jak żelatyna tlenku cynku czy maści, przeznaczone są do aplikacji na powierzchnię skóry. Cząsteczki powyżej 30 nanometrów nie mogą przedostać się do głębszych poziomów tkanki, chociaż po spożyciu stanowią zagrożenie dla krwi, tkanki płucnej i mózgu. Ponieważ wiele przemysłowych preparatów nanocząstek tlenku cynku ma postać suchego białego proszku, największym zagrożeniem ze strony tych substancji jest przypadkowe wdychanie.
Komercyjne wytwarzanie nanocząstek tlenku cynku można przeprowadzić w taki sposób, aby nie dochodziło do aglomeracji, a poszczególne cząstki pozostały od siebie oddzielone. Daje im to zarówno większą wszechstronność, gdzie można je nakładać cienkimi warstwami na powierzchnię tkanin lub innych materiałów, jak i zwiększone ryzyko połykania lub wdychania przez ludzi. Powłoki powierzchniowe na cząstkach można również wytworzyć jako hydrofobowe lub hydrofilowe w zależności od ich konkretnych potrzeb i można je konsekwentnie wytwarzać o średnicy 20, 40 lub 60 nanometrów. Ich zastosowanie w szerokiej gamie procesów produkcyjnych, w których pożądane jest działanie antykorozyjne, antybakteryjne i katalityczne, sprawia, że są one przedmiotem zainteresowania przemysłu od 2011 roku.