Thalidomide-PEG5-NH2 ถูกนำมาใช้หลักๆ ในด้านการส่งยาแบบกำหนดเป้าหมายและ proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) โครงสร้างของมันช่วยให้ทำหน้าที่เป็นโมเลกุลเชื่อมโยง เชื่อมต่อตัวยารักษากับส่วนกำหนดเป้าหมาย เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการส่งยาไปยังเซลล์หรือเนื้อเยื่อเฉพาะ ส่วนของ thalidomide มีคุณค่าอย่างยิ่งเพราะสามารถจับกับ cereblon ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบ ubiquitin-proteasome ที่สามารถนำมาใช้ในการย่อยสลายโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรค ทำให้เป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาการรักษาโรคมะเร็ง โรคภูมิต้านทานผิดปกติ และภาวะอื่นๆ ที่การย่อยสลายโปรตีนแบบกำหนดเป้าหมายมีประโยชน์ ส่วน PEG5 ช่วยเพิ่มความละลายและลดภูมิคุ้มกัน ในขณะที่กลุ่ม NH2 ให้จุดปฏิกิริยาสำหรับการดัดแปลงทางเคมีเพิ่มเติม ทำให้สามารถติดตั้งกลุ่มฟังก์ชันหรือยาต่างๆ ได้