Pomalidomide-PEG1-C2-COOH ใช้หลักในการพัฒนาการบำบัดมะเร็งแบบกำหนดเป้าหมาย โดยเฉพาะในการออกแบบ antibody-drug conjugates (ADCs) โครงสร้างของมันช่วยให้ทำหน้าที่เป็น linker เชื่อมต่อ cytotoxic agents กับ antibodies ที่กำหนดเป้าหมายเซลล์มะเร็งโดยเฉพาะ สิ่งนี้ช่วยให้สามารถส่งยาบำบัดไปยังตำแหน่งเนื้องอกได้อย่างแม่นยำ ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อสุขภาพ สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการวิจัยเพื่อเพิ่มความละลายและความเสถียรของยา ปรับปรุงคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการพัฒนา proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) ซึ่งใช้ในการย่อยสลายโปรตีนที่ก่อโรคแบบเลือกสรร การประยุกต์ใช้ขยายไปยังการศึกษายา immunomodulatory ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจและปรับปรุงกลไกการส่งยาเพื่อผลลัพธ์การบำบัดที่ดีขึ้น