Thalidomide-PEG2-C2-NH2 เป็นอนุพันธ์เฉพาะที่ใช้หลักในการพัฒนาการบำบัดมะเร็งแบบมุ่งเป้า ในฐานะส่วนประกอบยา (payload) ในแอนติบอดี-ยาคอนจูเกต (ADCs) ลิงเกอร์ PEG2-C2 และกลุ่มอะมีนปลายทางช่วยให้สามารถคอนจูเกตกับแอนติบอดี ส่งผลให้สามารถส่งโมเลกุลธาลิโดไมด์ที่มีฤทธิ์ปรับภูมิคุ้มกันไปยังเซลล์มะเร็งได้อย่างแม่นยำ ขณะที่ลดผลกระทบต่อเนื้อเยื่อสุขภาพ นอกจากนี้ ยังใช้ในการวิจัยโปรดรักเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำและ bioavailability ของตัวแทนบำบัด นอกจากนั้น สารประกอบนี้ยังสนับสนุนการศึกษายาที่ปรับภูมิคุ้มกัน โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาสำหรับภาวะเช่น มัยโลม่าหลาย (multiple myeloma) และอีริเท็มมา นอดูซัม เลโพรซัม (ENL) ในโรคเรื้อน การออกแบบของมันส่งเสริมการปล่อยยาแบบควบคุมและการส่งแบบมุ่งเป้า ทำให้มีความสำคัญในสูตรเภสัชภัณฑ์ขั้นสูง