目前癌症的化学治疗已经取得很大进步，但是由于血脑屏障的特殊结构，脑癌的化学治疗仍受到许多限制，任何化疗药物只能通过药物的脂溶性通过血管内膜细胞，进而进入癌细胞产生作用，这样的模式影响了药物作用的速度与效率。
替莫唑胺是一种具有抗肿瘤活性，含有咪唑四嗪环的烷化剂类新型化疗药物。它本身并没有活性，属于前体药物，须在生理水平PH下经非酶途径转化为活性化合物MITC（5-（3-甲基三氮烯-1-基）咪唑-4-酰胺），后者再进一步水解成活性代谢物方能显现抗肿瘤活性。理论上，MTIC的抗肿瘤活性主要是通过与鸟嘌呤的第六位氧原子产生主要的烷基化作用，同时也会与鸟嘌呤的第七位氮原子发生次要的附加性烷基化作用，因此随后发生的细胞毒性被认为是与这些异常修复的甲基化合物有关。
替莫唑胺采用口服给药的方式，可用于治疗新诊断的脑癌，用药过程中需严密监测嗜中性粒细胞以及血小板的数量，避免发生血液毒性的副作用。
