Mal-PEG2-NHS Ester ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการ bioconjugation และ chemical biology สำหรับการปรับเปลี่ยนโปรตีน เปปไทด์ และโมเลกุลชีวภาพอื่นๆ การประยุกต์ใช้หลักคือการเชื่อมโยงโมเลกุลที่มีกลุ่ม thiol (ผ่านกลุ่ม maleimide) กับโมเลกุลที่มีกลุ่ม amine (ผ่านกลุ่ม NHS ester) เพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ที่ crosslinked อย่างเสถียร สารนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนา antibody-drug conjugate (ADC) ซึ่งช่วยในการติดยา cytotoxic กับแอนติบอดีสำหรับการรักษามะเร็งแบบ targeted นอกจากนี้ ยังใช้ในการ functionalized พื้นผิวของนาโนพาร์ติเคิลและ biomaterials เพื่อเพิ่ม biocompatibility และความสามารถในการ targeting Mal-PEG2-NHS Ester ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาการโต้ตอบระหว่างโปรตีน-โปรตีน และการพัฒนา biosensors ซึ่งต้องการการ conjugation โมเลกุลที่แม่นยำ PEG spacer ที่ละลายน้ำได้ช่วยปรับปรุง solubility และลด steric hindrance ทำให้เป็นเครื่องมือที่หลากหลายในการนำส่งยาและการวินิจฉัย