Thalidomide-O-amido-CH2-PEG3-CH2-NH-Boc ถูกนำมาใช้หลักในการพัฒนา PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) ซึ่งเป็นยาใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายและย่อยสลายโปรตีนเฉพาะเจาะจงภายในเซลล์ โครงสร้างของสารนี้ช่วยให้ทำหน้าที่เป็นลิงเกอร์ เชื่อมต่อส่วนที่จับกับโปรตีนเป้าหมายเข้ากับส่วนที่รับสมัคร E3 ubiquitin ligase เพื่ออำนวยความสะดวกในการ ubiquitination และการย่อยสลายโปรตีนเป้าหมายตามลำดับ การประยุกต์ใช้นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการวิจัยมะเร็ง โดยใช้ในการย่อยสลายโปรตีนก่อมะเร็งที่ยากต่อการกำหนดเป้าหมายด้วยตัวยับยั้งโมเลกุลเล็กแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ยังนำมาใช้ในชีววิทยาเคมีเพื่อศึกษาฟังก์ชันและปฏิสัมพันธ์ของโปรตีน รวมถึงการค้นพบยาเพื่อระบุเป้าหมายบำบัดใหม่ กลุ่มปกป้อง Boc ในโครงสร้างช่วยให้ความเสถียรระหว่างการสังเคราะห์และสามารถกำจัดออกได้อย่างเลือกสรรเพื่อการปรับแต่งเพิ่มเติม ส่วนของ Thalidomide ในโมเลกุลทำหน้าที่เป็นลิแกนด์สำหรับ Cereblon (ส่วนประกอบของ E3 ligase) ซึ่งช่วยในการรับสมัคร ligase สำหรับกระบวนการย่อยสลายโปรตีน ขณะที่ส่วน PEG3 ช่วยเพิ่มความละลายและความเสถียรสำหรับการนำส่งยา โดยเฉพาะในโรคมะเร็งและโรคอักเสบ