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纳米二氧化钛（TiO2）被广泛应用于药物的研发设计、食品添加剂和包装材料等,使其不可避免的经口腔进入人体肠道。大多数纳米金属粒子会导致细胞炎症和损伤,而结肠区是肠道系统最容易发生病变的部位。研究纳米TiO2对结肠细胞的损伤及其作用机制,对结肠炎症和癌变的预防及治疗具有重要意义。本研究是在TiO2纳米粒子对人结肠癌细胞（HCT116）和人正常结肠细胞（NCM460）作用的检测基础上,将基因表达谱技术与生物信息学结合分析,对TiO2纳米粒子与人结肠细胞的分子生物相容性机理进行研究。通过基因表达谱芯片技术探索研究TiO2纳米粒子对机体作用的分子机理,为建立纳米粒子分子生物相容性评价的新方法打下基础,为纳米TiO2的开发设计和应用提供理论依据。本论文的具体研究内容如下:1.利用水热法合成锐钛型纳米TiO2颗粒,采用MTT法、ROS法、LDH法、细胞划痕实验、流式细胞术等方法检测TiO2对HCT116细胞和NCM460细胞的损伤作用。3-6μg/mL浓度纳米TiO2促进HCT116细胞增殖,对NCM460细胞无明显影响。而在30-60μg/mL浓度下则抑制两种细胞的活性,细胞迁移能力降低。2.对3μg/mL和30μg/mL浓度纳米TiO2作用的HCT116细胞中miRNA和mRNA表达谱进行检测。对差异表达的miRNA和mRNA分别进行层次聚类、Gene Ontology（GO）功能和代谢通路（Pathway）功能分析,表明差异miRNA和mRNA均显著影响细胞代谢、转录调控、信号传导、增殖、分化、凋亡等相关通路。两者检测结果相吻合,证实了检测结果的准确性。3.筛选差异表达明显的miRNA-378b和miRNA-378g进行实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）验证,实验结果与microRNA表达谱结果相符。其靶基因CREB和MAPK1是调控细胞的生长、分化、代谢和凋亡的重要基因。从差异表达mRNA中筛选与之相关的c-Jun、c-Fos、P53、Bax、Bcl2等基因,通过RT-qPCR和蛋白质免疫印迹（Western blot）实验检测发现,CREB、c-Jun、c-Fos基因在纳米TiO2刺激HCT116细胞时表达量上调,同时Bax表达下调和Bcl2下调,保护细胞存活,降低纳米TiO2粒子对细胞带来的损伤。而在NCM460细胞中,CREB、c-Jun和c-Fos差异表达不明显,同时P53和Bax表达上调,Bcl2表达下调,促进细胞凋亡。