利用组织自身背向散射光的不透明组织折射率断层扫描

折射率（RI）是活细胞干重和亚细胞形态，进而其生理状态的内在、无标记标志物。其三维（3D）重建已成为研究自然状态下细胞和组织的有力方法，涵盖细胞生长、药物反应和疾病诊断。然而，这种能力依赖于一个基本约束：RI 只能从穿过样本的光中恢复，这需要光学访问两侧。因此，最重要的细胞——厚组织、完整器官和活体动物内的细胞——是无法触及的。然而，组织可以从后面照亮其自身的细胞：由细胞下方内在组织结构背向散射的光携带了显微镜从远侧收集的相同透射信息。在这里，我们开发了一个分而治之的逆散射框架，从背向散射中恢复这种透射，并重建细胞的 3D RI。我们展示了工程组织内细胞的无标记定量成像，以及通过完整颅骨对活体小鼠的成像，并进一步量化了体内单个骨细胞的干重。通过消除对双侧访问的需求，这种仅反射的方法将 RI 断层扫描扩展到活体组织，实现了对原生环境中细胞的非破坏性、纵向成像。