Sono stati sviluppati molteplici polimeri sensibili a stimoli chimico-fisici, quali per esempio, la luce, il pH, la temperatura, campi magnetici o elettrici, sostanze chimiche o molecole biologiche (come gli enzimi). I cambiamenti strutturali e conformazionali della catena polimerica, sottoposta ad un determinato stimolo, portano generalmente ad un aumento/riduzione del volume o delle dimensioni della nanostruttura, ad una maggiore permeabilità o a variazioni delle proprietà idrofiliche/idrofobiche. Inoltre, sistemi di rilascio basati su polimeri responsivi possono essere impiegati per controllare processi di riconoscimento molecolare, che includono la cattura, la rilevazione o il rilascio di biomolecole.