供体-受体Stenhouse加合物（DASA）是一类诱人的光致变色化合物，可以使用可见光和近红外（NIR）光进行有效转换，显示出高吸收系数、高转化率和设计的灵活性。线性色三烯（triene-colored）形式是热稳定的，并且可逆地光转换成环状无色形式（Fig. 1），其尺寸约为之前的一半，几何形状明显不同，极性更高。由于光产物是无色的并且不吸收激发光，分子的转换增强了光的穿透性，从而从表面传播到材料的主体中。这样的性质在很多地方得到了展示，如聚合物链可以用DASA分子功能化，从而赋予它们光开关特性。此外，这种方法能够创建嵌段共聚物和人造纳米系统，例如聚合物纳米反应器，聚合物表面的光图案化，以及用于热传感器和化学传感器的聚合物点。这些化合物还可以通过光不可逆地释放药物用于纳米医学。

然而，它们在水溶液中的低溶解度和不可逆转化阻碍了DASA在生物学和医学中的应用。巴比妥酸盐电子受体基团是否保留苯巴比妥等药物的药理活性也尚不清楚（苯巴比妥钠靶向大脑中的γ-氨基丁酸（GABA）-A型受体（GABAAR））。为此，作者开发了基于红光开关第二代DASA骨架的模型化合物DASA-巴比妥（Fig. 1b），证明它可以使用分子笼环糊精在水溶液中溶解和可逆地光开关。此外，作者还首次探明DASA-巴比妥在神经元中具有活性，并且其作用是由GABAAR介导的。这些结果可能适用于其他DASA，并与光药理学的临床应用相关。

Fig. 1: DASA-巴比妥的合成和表征。（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作为光致变色性能、合成可及性和GABAAR结合之间的平衡，作者保留了两个-NH基团。同时，由于所有临床批准的巴比妥类药物都具有支链烷基链和/或大位阻的芳基（Fig. 1a），因此巴比妥类药物的催眠和抗惊厥药理活性还需要在巴比妥酸中添加侧链。此外，分子的光致变色特性可以通过在结构中引入芳环作为供体基团来调整，使其吸收峰向光谱的远可见红光区域红移。在此，作者选择二氢吲哚基团，因为它可以提供良好的光转换效率并以线性形式扩展分子的共轭，导致吸收最大值超过600 nm。以上结果，证实了DASA的巴比妥电子受体基团与GABAAR变构增效剂的药效特性相匹配。

之后，作者成功且高效地制备了DASA-巴比妥（Fig. 1b），并测试了几种溶剂和反应时间，以优化与仲苯胺（二氢吲哚）的开环反应条件（Fig. 1c）。新制备的固体化合物的氘代二甲亚砜（DMSO-d6）溶液在黑暗中保存显示线性/环状形式之间的比率为68:32，与报告的二甲基化参考分子的比率一致。用广谱卤素灯照射后（600-700 nm处的峰值发射），混合物成分被反转并以24:76的比例显示（Fig. 1d）。

此外，作者验证了DASA-巴比妥在有机和水介质中的可逆光开关性质。DASA-巴比妥在DMSO中的紫外-可见吸收光谱（Fig. 2a）显示了615 nm附近的窄吸收带，这与溶液的亮蓝色一致（Fig. 1）。光照后，随着分子从有色线性形式转变为无色环状形式，吸收带减少（光照10分钟后转化率为97%）。在黑暗和室温下，分子会自发地转换回线性形式（Fig. 2b）。然而，在水[50 μM, pH 7（1% DMSO）和pH 8（0.5% DMSO）]中，DASA-巴比妥发生了从线性到环状形式的自发且不可逆的快速转换。然而，可逆的光开关可以在更高的DMSO浓度（pH 5的水中20%）实现，这允许无色环状DASA-巴比妥在黑暗中自发重新打开并产生线性有色形式。虽然生物实验通常不能在含有超过1%有机溶剂的溶液中进行，但观察到超过20% DMSO的DASA-巴比妥的可逆光转换表明疏水环境可以在水存在下稳定有色形式。

Fig. 2: DASA-巴比妥在有机和水介质中的可逆光开关。（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

为了在生物体系中更好地应用，作者使用（2-羟丙基）-β-环糊精（HP-β-CD）作为络合元素在纯水中操作光电开关。结果表明，DASA-巴比妥在含有25% w/v HP-β-CD的纯水中的溶解度达到微摩尔浓度。值得注意的是，DASA-巴比妥可以在纯水中经历可逆和可重复的光开关和热弛豫循环（Fig. 2f）。这一结果为在生理介质中使用DASA衍生物开辟了一条途径。

最后，基于DASA-巴比妥和常见巴比妥类药物（例如，Fig. 1a中的苯巴比妥）之间的密切结构相似性，作者验证了它是否在神经元中表现出药理活性。经DASA-巴比妥诱导的海马神经元放电频率增加表明它是GABAARs的拮抗剂，并且，深入的实验表明DASA-巴比妥在神经元中的作用主要由GABAAR介导，该化合物是这些受体的药理学拮抗剂（Fig. 3）。

Fig. 3: DASA-巴比妥在神经元中具有药理活性，其作用由GABAAR而非谷氨酸受体介导。（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）