Thalidomide-O-PEG4-azide ใช้หลักๆ ในด้านการส่งยาแบบกำหนดเป้าหมายและ proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) โครงสร้างของมันช่วยให้ทำหน้าที่เป็น linker เชื่อมโยง thalidomide ซึ่งเป็นโมเลกุลที่รู้จักในความสามารถในการจับกับ cereblon (CRBN) กับตัวแทนบำบัดอื่นๆ หรือโมเลกุลกำหนดเป้า สิ่งนี้ช่วยให้สามารถย่อยสลายโปรตีนเฉพาะเจาะจงได้ ทำให้มีคุณค่าในการวิจัยและรักษามะเร็ง นอกจากนี้ กลุ่ม azide ช่วยอำนวยกระบวนการ click chemistry ให้สามารถเชื่อมต่อกับ biomolecules ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีประโยชน์ในการศึกษาการ bioconjugation และการพัฒนายารักษาใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ขยายไปถึง chemical biology สำหรับการศึกษาการโต้ตอบของโปรตีนและเส้นทางในเซลล์