生物成像領域
生物素可以與抗生物素蛋白（如鏈霉親和素）特異性結合，這種結合具有很高的親和力。在細胞成像中，生物素 - 三聚乙二醇 - 二硫 - 二苯并環辛炔可以通過生物素部分與標記了熒光基團的鏈霉親和素結合。而二苯并環辛炔（DBCO）部分則可以和帶有疊氮基團的目標生物分子（如細胞表面蛋白或細胞器標記蛋白等）進行無銅點擊化學反應。例如，在研究細胞內蛋白質的定位和動態變化時，將帶有疊氮標簽的目標蛋白與這種化合物連接后，利用熒光顯微鏡可以清晰地觀察到蛋白質在細胞內的分布情況。
對于活細胞成像，由于三聚乙二醇（PEG3）鏈的存在，增加了整個分子的水溶性和生物相容性，使其能夠更好地在細胞內環境中發揮作用，減少對細胞生理功能的干擾。而且二硫鍵（SS）在一定條件下的可斷裂性，也可以用于設計在特定細胞內環境下（如還原環境較強的線粒體等部位）釋放標記分子的成像試劑。
生物分子標記與檢測
用于標記生物分子，如蛋白質、核酸等。在蛋白質標記方面，通過化學合成方法將生物素 - 三聚乙二醇 - 二硫 - 二苯并環辛炔與目標蛋白質偶聯。例如，在酶聯免疫吸附測定（ELISA）實驗中，它可以作為一種新型的標記試劑。與傳統標記方法相比，DBCO 和疊氮的點擊反應具有高效、特異的優點。可以將其標記的生物分子用于檢測生物樣品中的抗原或抗體，提高檢測的靈敏度和特異性。
在核酸標記領域，這種化合物可以通過適當的化學修飾連接到核酸分子上。例如，在核酸適配體（aptamer）的標記中，用于后續對核酸適配體與靶標分子（如細胞表面受體）相互作用的研究，通過檢測標記信號來分析核酸適配體的結合特性。
藥物遞送系統
藥物 - 連接體 - 靶向分子是構建靶向藥物遞送系統的常見模式。生物素 - 三聚乙二醇 - 二硫 - 二苯并環辛炔中的生物素可以作為靶向部分，例如與腫*細胞表面過表達的生物素受體結合。二硫鍵在細胞內的還原環境（如細胞質中的谷胱甘肽濃度較高）下會發生斷裂，使得藥物從載體上釋放出來。
PEG3 鏈能夠改善藥物載體的血液循環時間和穩定性。藥物可以通過合適的化學方法連接到這個化合物上，然后通過 DBCO 與帶有疊氮的載體材料進一步組裝，構建一個復雜的藥物遞送體系，將藥物精準地遞送至病變細胞，減少對正常細胞的副作用。
生物醫學材料表面修飾
在生物醫學材料（如支架材料、植入材料等）的表面修飾中發揮作用。例如，在組織工程支架材料表面引入疊氮基團后，利用生物素 - 三聚乙二醇 - 二硫 - 二苯并環辛炔的 DBCO 部分與之進行點擊反應，將生物素標記到材料表面。
生物素標記的材料表面可以進一步結合其他生物活性分子（如生長因子等），這些分子通過與生物素結合的鏈霉親和素作為中介連接到材料表面，從而改善材料的生物活性，促進細胞在材料表面的黏附、增殖和分化，提高組織工程支架的性能。
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