โพมาลิโดไมด์-PEG3-C2-NH2 ไฮโดรคลอไรด์ ถูกใช้หลักในการพัฒนา PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) สำหรับการย่อยสลายโปรตีนแบบกำหนดเป้าหมาย โดยทำหน้าที่เป็นโมเลกุลที่เชื่อมต่อลิงเกอร์ ซึ่งช่วยดึงดูด E3 ubiquitin ligase ไปยังโปรตีนเป้าหมายเฉพาะ ทำให้เกิดการ ubiquitination และการย่อยสลายโดย proteasome ต่อไป การประยุกต์ใช้นี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการวิจัยมะเร็ง โดยช่วยกำจัดโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรคอย่างเลือกสรร นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์ antibody-drug conjugates (ADCs) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งยาไปยังเซลล์เฉพาะเจาะจง ปรับปรุงผลการรักษาและลดผลข้างเคียงที่ไม่ใช่เป้าหมาย ส่วน PEG3 spacer ช่วยเพิ่มความละลายและความเสถียร ทำให้เหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ต่างๆ