Thalidomide-O-PEG2-propargyl ใช้หลักในการวิจัยทางเคมีเภสัชและพัฒนายา โดยเฉพาะในการออกแบบ targeted therapies ซึ่งเป็นการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในการสังเคราะห์ PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) ซึ่งเป็นโมเลกุล bifunctional ที่ออกแบบมาเพื่อย่อยสลายโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรคเฉพาะเจาะจง กลุ่ม propargyl ช่วยให้เกิดปฏิกิริยา click chemistry เพื่อติดต่อ functional groups หรือ targeting moieties ต่างๆ สารนี้ยังนำไปใช้ในการพัฒนา antibody-drug conjugates (ADCs) ซึ่งช่วยเชื่อม cytotoxic agents กับ antibodies เพื่อการรักษามะเร็งที่แม่นยำ นอกจากนี้ PEG (polyethylene glycol) spacer ช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายและความเสถียร ทำให้เหมาะสำหรับการ bioconjugation และระบบนำส่งยา