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二茂铁稳定性好且毒性低，具有多种生理活性。由电子结构可知，二茂铁每个茂环都有6个电子加上二价铁离子的6个d电子刚好满足18电子规则，形成类似于稀有气体的电子结构，所以非常稳定。因此被广泛的应用在医学、生物学、微生物学等领域，同时亲油疏水性，二茂铁具有一定厚度的夹心结构，可以阻止其衍生物接近某些酶的活性部位。它可与细胞内的各种酶、DNA、RNA等物质发生作用应用于药物学。
二茂铁的低毒性、亲脂性、优异的电化学活性、在水溶液和有氧环境下的稳定性，使二茂铁及其衍生物广泛的应用于医药领域。最初二茂铁被添加到布洛芬剂中来提高抗癌药物他莫昔芬(PDT疗法中的光敏剂)的活性，后来人们发现共轭二茂铁基可以显著增强光敏剂对DNA的光致断裂性能而被应用于PDT。光动力疗法(Photodynamic Therapy ,PDT)是利用光动力学效应进行疾病诊断和治疗的一种新技术。原理是将光敏剂作为药物静脉注射到患者体内，光敏剂自动辨别癌细胞并聚集在癌细胞周围，在外界特定光催化的条件下使药物在癌症细胞内发生氧化还原反应，产生纯氧分子杀伤癌细胞。由于PDT的选择性强，对正常细胞损伤很小。因此PDT具有毒性低、副作用小、选择性好等优点。是未来医学中治疗癌症的一种非常重要的治疗手段。
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