Actualmente, existe una amplia variedad de fármacos utilizados para el tratamiento de cáncer, sin embargo, estos tienden a causar fallas importantes a nivel orgánico. Una manera de inhibir estos efectos es optimizar su administración mediante nanoacarreadores híbridos a base nanopartículas de óxidos metálicos. Dichos materiales, en conjunto con polímeros sensibles a estímulos podrían modular la liberación del fármaco y potenciar su efecto citotóxico. En el presente trabajo, se sintetizó un nanocompósito a base de nanopartículas de óxido de cobre (NPsCuO) y poli(4-vinilpiridina-co-N-vinilcaprolactama) (P(4VP-co-NVCL)) vía polimerización por radicales libres. Se estudió el efecto de la concentración y relación de 4VP: NVCL, así como tiempo de reacción sobre el proceso de injerto. Estos materiales fueron caracterizados mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR),  análisis termogravimétrico (TGA) y potencial Z, microscopía electrónica de transmisión (TEM) y esparcimiento dinámico de luz (DLS). Los nanocompósitos mostraron una morfología de matriz polimérica continua, con una dispersión heterogénea de NPsCuO y tamaños en un rango de 150 nm a 5 μm. Además, manifestaron un carácter pH-termo responsivo, asimismo, fueron capaces de cargar y liberar doxorrubicina (DOX) de forma controlada, exhibiendo una liberación máxima del 87% a pH 5 y 37 °C. Finalmente, se evaluó su citotoxicidad en líneas celulares de fibroblastos (CCD 1132Sk) y cáncer de mama (MDA-MB-231) mostrando una reducción selectiva de la viabilidad celular en MDA-MB-231 de hasta un 70%.