932 resultados para BLOCK-COPOLYMER MICELLES
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The surface morphology evolution of thin poly(styrene-block-ethylene/butylenes-block-styrene) (SEBS) triblock copolymer films as a function of the copolymer concentration was investigated by means of dynamic mode atomic force microscopy. At a relatively low copolymer concentration (0.025% w/v), the periodically orientated stripes were observed. This kind of surface patterning produced in the spin-coating process has not been reported in the literature before. It has been shown by our experiment that a shearing and stretching field can cause flexible polymer coils or aggregates to orientate during the spin coatings At a copolymer concentration of 0.05% w/v, SEBS molecule aggregates form network structures in the whole film. With further increase of the copolymer concentration, a continuous film with a microphase-separated structure was visualized.
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Compatibilization of blends of polybutadiene and poly(methyl methacrylate) with butadiene-methyl methacrylate diblock copolymers has been investigated by transmission electron microscopy. When the diblock copolymers are added to the blends, the size of PB particles decreases and their size distribution gets narrower. In PB/PMMA7.6K blends with P(B-b-MMA)25.2K as a compatibilizer, most of micelles exist in the PMMA phase. However, using P(B-b-MMA)38K as a compatibilizer, the micellar aggregation exists in PB particles besides that existing in the PMMA phase. The core of a micelle in the PMMA phase is about 10 nm. In this article the influences of temperature and homo-PMMA molecular weight on compatibilization were also examined. At a high temperature PB particles in blends tend to agglomerate into bigger particles. When the molecular weight of PMMA is close to that of the corresponding block of the copolymer, the best compatibilization result would be achieved. (C) 1998 John Wiley & Sons, Inc.
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Le cancer est la principale cause de mortalité au Canada. Les taxanes (e.g. le paclitaxel et le docétaxel (DCTX)) constituent des remèdes efficaces contre une série de tumeurs solides telles que les cancers du sein, du poumon et de l’ovaire. Par ailleurs, des acides nucléiques (e.g. les oligonucléotides antisens (AON) ou les petits ARN interférents (siRNAs)), capables de supprimer sélectivement certains oncogènes impliqués dans la carcinogénèse, sont actuellement étudiés pour traiter une large gamme de cancers. Bien que l’activité des taxanes et des acides nucléiques soit bien établie sur des modèles humains et/ou animaux, plusieurs aspects physico-chimiques et cliniques restent encore à améliorer. Leur solubilité limitée (pour les taxanes), leur dégradation rapide dans le sang (pour les acides nucléiques), leur élimination précoce, leur absence de sélectivité et leur toxicité envers les tissus sains sont les principaux facteurs limitant leur efficacité. C’est pourquoi de nombreux efforts ont porté sur l’élaboration de systèmes de vectorisation ciblés à base de polymères, dans le but de surmonter les problèmes associés aux thérapies actuelles. Dans cette thèse, deux types de micelles polymères ont été développés pour la vectorisation de DCTX et d’acides nucléiques. D’une part, des micelles de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(oxyde de butylène/styrène) ont été étudiées pour la première fois pour solubiliser le DCTX et le protéger de l’hydrolyse. Ces polymères se sont révélés moins toxiques que le surfactant utilisé commercialement pour solubiliser le DCTX (i.e. polysorbate 80) et ont permis une libération prolongée du principe actif. D’autre part, deux systèmes différents de micelles polyioniques (PICM) ont été mis au point pour la vectorisation d’acides nucléiques. De nouveaux conjugués de poly(éthylène glycol) (PEG)-oligonucléotide ont été proposés pour la protection et la libération contrôlée d’AON. Lorsque ces conjugués ont été formulés avec des dendrimères de poly(amidoamine) (PAMAM), des complexes de taille homogène ont été obtenus. Ces PICM ont permis de prolonger la libération de l’AON et de le protéger efficacement contre la dégradation enzymatique. De plus, des polymères de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(méthacrylate de propyle-co-acide méthacrylique) ont été incorporés afin de conférer des propriétés acido-sensibles aux PICM. Dans ces micelles, formées de ce dernier polymère formulé avec le dendrimère PAMAM, des oligonucléotides (AON et siRNA) ciblant l’oncogène Bcl-2 ont été encapsulés. L’internalisation cellulaire fut assurée par un fragment d’anticorps monoclonal (Fab’) situé à l’extrémité de la couronne de PEG. Après l’internalisation cellulaire et la protonation des unités d’acide méthacrylique sous l’effet de l’acidification des endosomes, les micelles se sont affranchies de leur couronne. Elles ont ainsi exposé leur cœur composé d’acide nucléique et de dendrimère PAMAM, qui possède une charge positive et des propriétés endosomolytiques. En effet, ces PICM acido-sensibles ciblées ont permis d’augmenter la biodisponibilité des acides nucléiques vectorisés et se sont avérées plus efficaces pour silencer l’oncoprotéine Bcl-2 que les micelles non ciblées ou que le dendrimère de PAMAM commercial seul. Finalement, les nanovecteurs polymères présentés dans cette thèse se révèlent être des systèmes prometteurs pour la vectorisation des anticancéreux et des acides nucléiques.
Polysaccharide-based Polyion Complex Micelles as New Delivery Systems for Hydrophilic Cationic Drugs
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Les micelles polyioniques ont émergé comme des systèmes prometteurs de relargage de médicaments hydrophiles ioniques. Le but de cette étude était le développement des micelles polyioniques à base de dextrane pour la relargage de médicaments hydrophiles cationiques utilisant une nouvelle famille de copolymères bloc carboxymethyldextran-poly(éthylène glycol) (CMD-PEG). Quatre copolymères CMD-PEG ont été préparés dont deux copolymères identiques en termes de longueurs des blocs de CMD et de PEG mais différent en termes de densité de charges du bloc CMD; et deux autres copolymères dans lesquels les blocs chargés sont les mêmes mais dont les blocs de PEG sont différents. Les propriétés d’encapsulation des micelles CMD-PEG ont été évaluées avec différentes molécules cationiques: le diminazène (DIM), un médicament cationique modèle, le chlorhydrate de minocycline (MH), un analogue semi-synthétique de la tétracycline avec des propriétés neuro-protectives prometteuses et différents antibiotiques aminoglycosidiques. La cytotoxicité des copolymères CMD-PEG a été évaluée sur différentes lignées cellulaires en utilisant le test MTT et le test du Bleu Alamar. La formation de micelles des copolymères de CMD-PEG a été caractérisée par différentes techniques telles que la spectroscopie RMN 1H, la diffusion de la lumière dynamique (DLS) et la titration calorimétrique isotherme (ITC). Le taux de relargage des médicaments et l’activité pharmacologique des micelles contenant des médicaments ont aussi été évalués. Les copolymères CMD-PEG n'ont induit aucune cytotoxicité dans les hépatocytes humains et dans les cellules microgliales murines (N9) après 24 h incubation pour des concentrations allant jusqu’à 15 mg/mL. Les interactions électrostatiques entre les copolymères de CMD-PEG et les différentes drogues cationiques ont amorcé la formation de micelles polyioniques avec un coeur composé du complexe CMD-médicaments cationiques et une couronne composée de PEG. Les propriétés des micelles DIM/CMDPEG ont été fortement dépendantes du degré de carboxyméthylation du bloc CMD. Les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation du bloc CMD ≥ 60 %, ont incorporé jusqu'à 64 % en poids de DIM et ont résisté à la désintégration induite par les sels et ceci jusqu'à 400 mM NaCl. Par contre, les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation ~ 30% avaient une plus faible teneur en médicament (~ 40 % en poids de DIM) et se désagrégeaient à des concentrations en sel inférieures (∼ 100 mM NaCl). Le copolymère de CMD-PEG qui a montré les propriétés micellaires les plus satisfaisantes a été sélectionné comme système de livraison potentiel de chlorhydrate de minocycline (MH) et d’antibiotiques aminoglycosidiques. Les micelles CMD-PEG encapsulantes de MH ou d’aminoglycosides ont une petite taille (< 200 nm de diamètre), une forte capacité de chargement (≥ 50% en poids de médicaments) et une plus longue période de relargage de médicament. Ces micelles furent stables en solution aqueuse pendant un mois; après lyophilisation et en présence d'albumine sérique bovine. De plus, les micelles ont protégé MH contre sa dégradation en solutions aqueuses. Les micelles encapsulant les drogues ont maintenu les activités pharmacologiques de ces dernières. En outre, les micelles MH réduisent l’inflammation induite par les lipopolysaccharides dans les cellules microgliales murines (N9). Les micelles aminoglycosides ont été quant à elles capable de tuer une culture bactérienne test. Toutefois les micelles aminoglycosides/CMDPEG furent instables dans les conditions physiologiques. Les propriétés des micelles ont été considérablement améliorées par des modifications hydrophobiques de CMD-PEG. Ainsi, les micelles aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG ont montré une taille plus petite et une meilleure stabilité aux conditions physiologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent que CMD-PEG copolymères sont des systèmes prometteurs de relargage de médicaments cationiques.
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Les polymères sensibles à des stimuli ont été largement étudiés ces dernières années notamment en vue d’applications biomédicales. Ceux-ci ont la capacité de changer leurs propriétés de solubilité face à des variations de pH ou de température. Le but de cette thèse concerne la synthèse et l’étude de nouveaux diblocs composés de deux copolymères aléatoires. Les polymères ont été obtenus par polymérisation radicalaire contrôlée du type RAFT (reversible addition-fragmentation chain-transfer). Les polymères à bloc sont formés de monomères de méthacrylates et/ou d’acrylamides dont les polymères sont reconnus comme thermosensibles et sensible au pH. Premièrement, les copolymères à bloc aléatoires du type AnBm-b-ApBq ont été synthétisés à partir de N-n-propylacrylamide (nPA) et de N-ethylacrylamide (EA), respectivement A et B, par polymérisation RAFT. La cinétique de copolymérisation des poly(nPAx-co-EA1-x)-block-poly(nPAy-co-EA1-y) et leur composition ont été étudiées afin de caractériser et évaluer les propriétés physico-chimiques des copolymères à bloc aléatoires avec un faible indice de polydispersité . Leurs caractères thermosensibles ont été étudiés en solution aqueuse par spectroscopie UV-Vis, turbidimétrie et analyse de la diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les points de trouble (CP) observés des blocs individuels et des copolymères formés démontrent des phases de transitions bien définies lors de la chauffe. Un grand nombre de macromolécules naturels démontrent des réponses aux stimuli externes tels que le pH et la température. Aussi, un troisième monomère, 2-diethylaminoethyl methacrylate (DEAEMA), a été ajouté à la synthèse pour former des copolymères à bloc , sous la forme AnBm-b-ApCq , et qui offre une double réponse (pH et température), modulable en solution. Ce type de polymère, aux multiples stimuli, de la forme poly(nPAx-co-DEAEMA1-x)-block-poly(nPAy-co-EA1-y), a lui aussi été synthétisé par polymérisation RAFT. Les résultats indiquent des copolymères à bloc aléatoires aux propriétés physico-chimiques différentes des premiers diblocs, notamment leur solubilité face aux variations de pH et de température. Enfin, le changement d’hydrophobie des copolymères a été étudié en faisant varier la longueur des séquences des blocs. Il est reconnu que la longueur relative des blocs affecte les mécanismes d’agrégation d’un copolymère amphiphile. Ainsi avec différents stimuli de pH et/ou de température, les expériences effectuées sur des copolymères à blocaléatoires de différentes longueurs montrent des comportements d’agrégation intéressants, évoluant sous différentes formes micellaires, d’agrégats et de vésicules.
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Critical micelle concentrations (cmc) of aqueous solutions of poly(methyl methacrylate)-block-poly(N-isopropylacrylamide) were determined at several temperatures by surface tensiometry. Below the lower critical solution temperature (LCST), the low Delta(mic) H-0 determined can be assigned to the PMMA block being tightly coiled in the dispersed molecular state, so that the unfavorable interactions of hydrophobic entities with water are minimized. Above the LCST the cmc value was found to increase; an anomalous behavior that can be directly related to the micelle-globule transition of the hydrophilic block. Interestingly, above the LCST the surface tension of relatively concentrated solutions was found to depend weakly on temperature not following the usual strong decrease with temperature expected for aqueous solutions. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.
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A new class of water-soluble, amphiphilic star block copolymers with a large number of arms was prepared by sequential atom transfer radical polymerization (ATRP) of n-butyl methacrylate (BMA) and poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PEGMA). As the macroinitiator for the ATRP, a 2-bromoisobutyric acid functionalized fourth-generation hyperbranched polyester (Boltorn H40) was used, which allowed the preparation of star polymers that contained on average 20 diblock copolymer arms. The synthetic concept was validated by AFM experiments, which allowed direct visualization of single molecules of the multiarm star block copolymers. DSC and SAXS experiments on bulk samples suggested a microphase-separated structure, in agreement with the core-shell architecture of the polymers. SAXS experiments on aqueous solutions indicated that the star block copolymers can be regarded as unimolecular micelles composed of a PBMA core and a diffuse PPEGMA corona. The ability of the polymers to encapsulate and release hydrophobic guests was evaluated using H-1 NMR spectroscopy. In dilute aqueous solution, these polymers act as unimolecular containers that can be loaded with up to 27 wt % hydrophobic guest molecules.
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The phase diagram of a series of poly(1,2-octylene oxide)-poly(ethylene oxide) (POO-PEO) diblock copolymers is determined by small-angle X-ray scattering. The Flory-Huggins interaction parameter was measured by small-angle neutron scattering. The phase diagram is highly asymmetric due to large conformational asymmetry that results from the hexyl side chains in the POO block. Non-lamellar phases (hexagonal and gyroid) are observed near f(PEO) = 0.5, and the lamellar phase is observed for f(PEO) >= 0.5.
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Micellar solutions of polystyrene-block-polybutadiene and polystyrene-block-polyisoprene in propane are found to exhibit significantly lower cloud pressures than the corresponding hypothetical nonmicellar solutions. Such a cloud-pressure reduction indicates the extent to which micelle formation enhances the apparent diblock solubility in near-critical and hence compressible propane. Concentration-dependent pressure-temperature points beyond which no micelles can be formed, referred to as the micellization end points, are found to depend on the block type, size, and ratio. The cloud-pressure reduction and the micellization end point measured for styrene-diene diblocks in propane should be characteristic of all amphiphilic diblock copolymer solutions that form micelles in compressible solvents.
From amphiphilic block copolymers to ferrocenyl-functionalized polymers for biosensoric applications
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The present thesis can be divided in three main parts. In all parts new polymer architecturesrnwere synthesized and characterized concerning their special features.rnThe first part will emphasize the advantage of a polystyrene-block-(hyperbranchedrnpolyglycerol) copolymer in comparison to an analogue polystyrene-block-(linear polyglycerol)rncopolymer. Therefore a synthethic route to prepare linear block copolymersrnhas been developed. Two strategies were examined. One strategy was based on thernclassic, sequential anionic polymerization; the second strategy was based on arn“Click-Chemistry” coupling reaction. In a following step glycidol was hypergraftedrnfrom these block copolymers by applying a hypergrafting reaction with glycidol. Thernbehavior of the amphiphilic block copolymers synthesized was studied in differentrnsolvents. Furthermore the polarity of the solvent was changed to form the correspondingrninverse micelles. DLS, SLS, SEC-MALLS-VISCO, AFM and Cyro TEMrnmeasurements were performed to obtain a visual image from the appearance of thernaggregates. It was found that a linear-hyperbranched architecture is necessary, ifrnwell defined, monodisperse aggregates are required, e.g. for the preparation of orderedrnnanoarrays. Linear-linear block copolymers formed only polydisperse aggregates.rnAdditionally it was found that size distribution could be improved dramaticallyrnby passing the aggregates through a SEC column with large pores. The SEC columnsrnacted like a template in which the aggregates adopt a more stable conformation.rnIn the second part anionic polymerization was employed to synthesize silaneendfunctionalizedrnmacromonomers with different molecular weights based on polybutadienernand polyisoprene. These were polymerized by a hydrosilylation reaction inrnbulk to obtain branched polymers, using Karstedt’s catalyst. Surprisingly the additionrnof monofunctional silanes during the polymerization had only a minimal effect concerningrnthe degree of polymerization. It was possible to introduce silanes without increasingrnthe overall number of reaction steps by a very convenient “pseudo-copolymerization”rnmethod. All branched polymers were analyzed by SEC, SEC-MALLS,rnSEC-viscometry, 1H-NMR-spectroscopy and DSC concerning their branching ratio.rnThe branching parameters for the branched polymers exhibited similar characteristicsrnas hyperbranched polymers based on AB2 monomers. Detailed kinetic study showedrnthat the polymerization occurred very rapidly in comparison to the hydrosilylation polymerizationrnof classical AB2 type carbosilanes monomers.rnThe last part will deal with ferrocenyl-functionalized polymers. On the one hand,rnferrocenyl-functionalized polyglycerols (PG) were studied. Esterification of PGs withrndifferent molecular weight using ferrocenemonocarboxylic acid gave the ferrocenylrnfuntionalized polymers in high yields. On the other hand three different block copolymersrnwere prepared with different ratios of styrene to butadiene units (10:1, 4:1, 2:1).rnThe double bonds of the 1,2-PB block were hydrosilylated using silanes bearing onern(HSiMe2Fc) or two (HSiMeFc2) ferrocene units. High degrees of functionalizationrnwere obtained (up to 83 %). In this manner, six different ferrocenyl-rich block copolymersrnwith different fractions of ferrocene were prepared and analyzed, employingrnNMR-spectroscopy, SEC, SEC/MALLS/viscometry, DLS and cyclic voltammetry. Thernredox properties of the studied polymers varied primarily with the nature of the silanernunit attached. Additionally, the redox properties in solution of the studied polymersrnwere influenced by the block length ratio of the block copolymers. Unexpectedly, withrnincreasing block length of the ferrocenyl block the fraction of active ferrocenes decreased.rnNevertheless, in case of thin monolayer films this behaviour was not observed.rnAll polymers (PG and PS-b-PB based) exhibited good electrochemical propertiesrnin a wide range of solvents, which rendered them very interesting for biosensoricrnapplications.
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Pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione or diketopyrrolopyrrole (DPP) is a useful electron-withdrawing fused aromatic moiety for the preparation of donor-acceptor polymers as active semiconductors for organic electronics. This study uses a DPP-furan-containing building block, 3,6-di(furan-2-yl)pyrrolo[3,4- c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione (DBF), to couple with a 2,2′-bithiophene unit, forming a new donor-acceptor copolymer, PDBFBT. Compared to its structural analogue, 3,6-di(thiophen-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione (DBT), DBF is found to cause blue shifts of the absorption spectra both in solution and in thin films and a slight reduction of the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level of the resulting PDBFBT. Despite the fact that its thin films are less crystalline and have a rather disordered chain orientation in the crystalline domains, PDBFBT shows very high hole mobility up to 1.54 cm 2 V-1 s-1 in bottom-gate, top-contact organic thin film transistors.
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A fused aromatic furan-substituted diketopyrrolopyrrole and novel diphenylfumaronitrile conjugated building blocks are used for the synthesis of an alternating copolymer (DPFN-DPPF) via Suzuki polycondensation. In this paper, the first attempt to use the diphenylfumaronitrile building block for the synthesis of conjugated polymer is described. The number-average and weight-average molecular weights calculated for DPFN-DPPF are 20?661 and 66?346 g mol-1, respectively. The optical bandgap calculated for DPFN-DPPF is 1.53 eV whereas the highest occupied molecular orbital (HOMO) value calculated by photoelectron spectroscopy in air (PESA) is 5.50 eV. The calculated HOMO value is lower, which is suitable for stable organic electronic devices. DPFN-DPPF polymer is used as an active layer in bottom-contact bottom-gate organic thin-film transistor devices and the thin film exhibits a hole mobility of 0.20 cm2 V-1 s-1 in air.
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A novel solution processable donor-acceptor (D-A) based low band gap polymer semiconductor poly{3,6-difuran-2-yl-2,5-di(2-octyldodecyl)-pyrrolo[3,4- c]pyrrole-1,4-dione-alt-thienylenevinylene} (PDPPF-TVT), was designed and synthesized by a Pd-catalyzed Stille coupling route. An electron deficient furan based diketopyrrolopyrrole (DPP) block and electron rich thienylenevinylene (TVT) donor moiety were attached alternately in the polymer backbone. The polymer exhibited good solubility, film forming ability and thermal stability. The polymer exhibits wide absorption bands from 400 nm to 950 nm (UV-vis-NIR region) with absorption maximum centered at 782 nm in thin film. The optical band gap (Eoptg) calculated from the polymer film absorption onset is around 1.37 eV. The π-energy band level (ionization potential) calculated by photoelectron spectroscopy in air (PESA) for PDPPF-TVT is around 5.22 eV. AFM and TEM analyses of the polymer reveal nodular terrace morphology with optimized crystallinity after 200 °C thermal annealing. This polymer exhibits p-channel charge transport characteristics when used as the active semiconductor in organic thin-film transistor (OTFT) devices. The highest hole mobility of 0.13 cm 2 V -1 s -1 is achieved in bottom gate and top-contact OTFT devices with on/off ratios in the range of 10 6-10 7. This work reveals that the replacement of thiophene by furan in DPP copolymers exhibits such a high mobility, which makes DPP furan a promising block for making a wide range of promising polymer semiconductors for broad applications in organic electronics.
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We introduce the design of a thermoresponsive nanoparticle via sacrificial micelle formation based on supramolecular host–guest chemistry. Reversible addition–fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization was employed to synthesize well-defined polymer blocks of poly(N,N-dimethylacrylamide) (poly(DMAAm)) (Mn,SEC = 10 700 g mol–1, Đ = 1.3) and poly(N-isopropylacrylamide) (poly(NiPAAm)) (Mn,SEC = 39 700 g mol–1, Đ = 1.2), carrying supramolecular recognition units at the chain termini. Further, 2-methoxy-6-methylbenzaldehyde moieties (photoenols, PE) were statistically incorporated into the backbone of the poly(NiPAAm) block as photoactive cross-linking units. Host–guest interactions of adamantane (Ada) (at the terminus of the poly(NiPAAm/PE) chain) and β-cyclodextrin (CD) (attached to the poly(DMAAm chain end) result in a supramolecular diblock copolymer. In aqueous solution, the diblock copolymer undergoes micellization when heated above the lower critical solution temperature (LCST) of the thermoresponsive poly(NiPAAm/PE) chain, forming the core of the micelle. Via the addition of a 4-arm maleimide cross-linker and irradiation with UV light, the micelle is cross-linked in its core via the photoinduced Diels–Alder reaction of maleimide and PE units. The adamantyl–cyclodextrin linkage is subsequently cleaved by the destruction of the β-CD, affording narrowly distributed thermoresponsive nanoparticles with a trigger temperature close to 30 °C. Polymer chain analysis was performed via size exclusion chromatography (SEC), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and dynamic light scattering (DLS). The size and thermoresponsive behavior of the micelles and nanoparticles were investigated via DLS as well as atomic force microscopy (AFM).