mPEG-COOH ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านการวิจัยทางชีววิทยาและการแพทย์ เนื่องจากคุณสมบัติในการละลายน้ำได้ดีและความสามารถในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุ โดยมักใช้เป็นสารเชื่อมโยง (linker) ในการสังเคราะห์อนุพันธ์ของโปรตีน, เปปไทด์, และอนุภาคนาโน เพื่อเพิ่มความเสถียรและลดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนายาเป้าหมาย (targeted drug delivery) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งยาไปยังเซลล์หรือเนื้อเยื่อที่ต้องการ โดยเฉพาะในด้านการรักษามะเร็ง mPEG-COOH ยังมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุชีวภาพ เพื่อการใช้งานในอุปกรณ์การแพทย์และชีววัสดุอีกด้วย นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนา hydrogels และ biomaterials สำหรับการวิศวกรรมเนื้อเยื่อ (tissue engineering) โดยให้กลุ่มฟังก์ชันสำหรับการ cross-linking และการปรับเปลี่ยน การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงด้าน diagnostics โดยใช้ในการติดฉลาก biomolecules สำหรับการถ่ายภาพ (imaging) และการตรวจจับ (detection)