三 在生命科学中的应用

1. 探针 发光镧系超分子可用于探测生物大分子的结构，目前主要集中于作为核酸及蛋白质的识别断裂试剂上。在这方面，镧系（Eu、Tb） 多联吡啶类穴状或螺旋型配合物是最有前景的，原因是该类体系具有以下特征：①配体置换或消旋化对热惰性；②超灵敏的 f-f 跃迁谱带对于环境变化异常敏感；③发光性质对于环境的变化或动力学的作用非常敏感；④光激发下这类配合物显示较稳定的氧化还原性质（变价的镧系离子）；⑤大量多联吡啶业已合成，由此很易得到多核配位体系，并可进行系统化试验；⑥穴状或螺旋型多核镧系配合物具备离子电荷数多、半径大及特定的立体构型，因而在识别 DNA 的较大局部结构时很有用。

作为探针，对环境（如溶剂）变化应非常灵敏且易于定量。超灵敏的 f-f 跃迁成为最好的选择。发光镧系超分子的基态与激发态永久偶极矩有较大变化，这种偶极矩的变化与溶剂的极性相互作用，导致体系的能级及光谱的变化。使发光镧系超分子可成为理想的生物探针。

1. 标记 发光镧系超分子与生物大分子结合后，可以改进生物分子的结构和功能，用于识别生物分子的结构、检测其数量及变化。前者， 如药物的研制，后者即医学免疫分析中的荧光标记。

用作标记的镧系超分子需具备发光效率高、动力学稳定性好、水溶解性强并且可与特定生物大分子键接的活性基团。以上，我们论述的镧系超分子都是稳定的高效发光的，为了用作标记，需改善其溶解性并接上活性基团，这通常是以增加水溶性集团（如羧基、磺酸基等）并联结酸酐或氯代三嗪杂环等活性基团实现的。

穴状镧系配合物作为发光免疫分析的标记具有优势。因为穴状发光镧系超分子是稳定发光的，水溶性好，且笼状结构亦提高了灵敏性，用作标记可一步完成。镧系杯烷体系是另一有前景的体系。通过改变杯烷配体的杯体结构和刚性，可控制配合物的电磁性质和激发态寿命。杯烷体系特殊的水溶性及可控性是镧系杯烷超分子可作为发光标记的主要优势。

1. 传感元件 发光镧系超分子作为优良的传感元件，具有以下特征：①保护包结离子免遭受溶剂分子或配体高能振动的相互作用而导致的荧光猝灭；②光吸收基团多且利于转移能量；③热力学稳定、动力学隋性。例如，测定发光镧系超分子的激发态时间衰减曲线可计算配位水分子的数目，从而建立测定生物分子特定状态中水分子数目的传感元件等。然而，发光镧系超分子作为传感元件的研究刚刚开始，尚待深入广泛的研究。■