Pomalidomide-PEG3-C2-NH2 ถูกนำมาใช้หลักๆ ในสาขาเคมีทางการแพทย์และการพัฒนายา โดยเฉพาะในการออกแบบและสังเคราะห์การบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย โครงสร้างของมันประกอบด้วย pomalidomide ซึ่งเป็นสารปรับการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันที่รู้จักกันดี ผสานกับลิงเกอร์ polyethylene glycol (PEG) และกลุ่มอะมิโน ทำให้เป็นส่วนประกอบที่มีคุณค่าต่อการสร้าง antibody-drug conjugates (ADCs) และระบบส่งยาแบบกำหนดเป้าหมายอื่นๆ ลิงเกอร์ PEG ช่วยเพิ่มความละลายน้ำและลด immunogenicity ในขณะที่กลุ่มอะมิโนช่วยให้สามารถปรับแต่งเพิ่มเติมได้ ซึ่งเอื้อต่อการเชื่อมต่อกับแอนติบอดี เปปไทด์ หรือโมเลกุลกำหนดเป้าหมายอื่นๆ สารเคมีนี้มักถูกนำมาใช้ในการวิจัยมะเร็งเพื่อพัฒนาการบำบัดที่กำหนดเป้าหมายเฉพาะเจาะจงต่อเซลล์มะเร็ง ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่สุขภาพดี และเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา นอกจากนี้ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การศึกษากลไกการย่อยสลายโปรตีน โดยเฉพาะในบริบทของ proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการออกแบบโมเลกุลที่ย่อยสลายโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรคอย่างเลือกสรร