Kör genom University of Tennessee i Knoxville på en solig dag, och du kan se en man vid sidan av vägen som beskär den engelska murgrönan.

Mingjun Zhang är inte markskötaren. Han är en biomedicinsk ingenjör på UT som skördar vinstocken för att göra en ny sorts solskyddsmedel. Han hoppas kunna ersätta metallpartiklarna i kommersiella solskyddsmedel med en organisk, giftfritt alternativ.

Murgröna är en otroligt användbar växt, sa Zhang, som föddes i Kina, där växten är en ingrediens i traditionell medicin.

Zhangs intresse för murgröna började för några år sedan på hans bakgård, där han ställde en enkel fråga:hur fäster den sig så hårt mot staketet?

Den hemliga murgrönas klängande kraft, Zhang upptäckte, är i dess sekret, som innehåller nanopartiklar som är tusen gånger mindre än ett sandkorn. Den ovanliga formen på dessa partiklar gör att de kan bilda starka bindningar med ytorna på staket och väggar.

När man studerar den unika formen på dessa partiklar, Zhang fann att de också absorberar de ultravioletta strålarna i solljus.

Kommersiella solskyddsmedel innehåller redan metallnanopartiklar som blockerar UV-strålar och skyddar mot solbränna och hudcancer. Dessa metallföreningar, såsom titandioxid och zinkoxid, ge många krämer sin vita färg.

Nyligen genomförda studier har ifrågasatt säkerheten hos metallnanopartiklar. När de andas in eller konsumeras - av arbetare i tillverkningsanläggningar - kan de öka cancerrisken, enligt en studie vid University of California, Los Angeles, som visade att det kan skada DNA hos möss.

Nya säkerhetsstudier har ännu inte hittat några tydliga bevis på fara från metallnanopartiklar i solskyddskrämer, fastän. Preliminär forskning utförd av forskare vid U.S. Food and Drug Administration som gnuggade grisar med solskyddsmedel i veckor antydde att nanopartiklarna inte penetrerade huden tillräckligt djupt för att orsaka skada. Ytterligare toxicitetsstudier pågår fortfarande.

Även om påståenden om risk fortfarande är osäkra, en sak är klar:solskyddsmedel som innehåller dessa föreningar minskar risken för hudcancer, och även forskarna som studerar potentiella hälsoeffekter rekommenderar dem.

"Nya verktyg gör det möjligt för oss att kontrollera de mänskliga och miljömässiga effekterna av teknologier som utvecklades för decennier sedan, " sa Bob Peoples, chef för American Chemical Society's Green Chemistry Institute i Washington, D.C. "Vårt mål nu är att minska eller eliminera generering eller användning av farliga ämnen."

Allt eftersom fler tester utförs på metallföreningarna i nanostorlek, används i allt från färg till vitaminer, många forskare letar efter ekologiska alternativ.

Zhangs murgrönananopartiklar, ett alternativ, har visat sig vara transparenta, vattentålig, och icke-toxisk för levande celler. De blockerar UV-strålning fyra gånger mer effektivt än metallnanopartiklar och bryts ned naturligt med tiden av enzymer på huden. Han söker för närvarande patent på upptäckten, publicerad i Journal of Nanobiotechnology.

Det kan ta ett tag innan murgrönabaserade solkrämer dyker upp på hyllan på ditt lokala apotek, sa Joe Laszlo, en forskare vid Agriculture Research Service i Peoria, Ill. "Vetenskapen är den lätta delen, " sa Laszlo. "Den svåra delen är ekonomin, de miljontals dollar som krävs för att få FDA-godkännande."

Många år sedan, Laszlo utvecklade en UV-blockerande förening baserad på sojaolja som aldrig blivit solskyddsmedel. I dag, sojaföreningen används i kosmetika istället, som inte kräver FDA-godkännande för sina påståenden om skydd mot solen och "minskning av fina linjer och rynkor."

Zhang pratar med företag som är intresserade av att tillverka solskyddsmedel och kosmetika, och han utforskar också andra tillämpningar inklusive kirurgiskt superlim för att täta sår och använda nanopartiklar för att bära läkemedelsmolekyler inuti människokroppen.