mPEG-COOH ถูกใช้ในหลายด้าน โดยเฉพาะในงานด้านชีวการแพทย์และนาโนเทคโนโลยี เนื่องจากมีหมู่คาร์บอกซิล (COOH) ที่สามารถทำปฏิกิริยากับหมู่อะมิโนหรือหมู่ไฮดรอกซิลของโมเลกุลอื่นได้ ทำให้สามารถเชื่อมต่อกับโปรตีน แอนติบอดี หรือยาต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำ ลดการถูกกำจัดโดยระบบภูมิคุ้มกัน และยืดอายุการใช้งานของสารในร่างกาย

นอกจากนี้ mPEG-COOH ยังนิยมใช้ในการปรับพื้นผิวของอนุภาคนาโน เช่น เทคโนโลยีลิปโซมหรือไมโครสเฟียร์ เพื่อเพิ่มความเสถียรและลดการรวมตัวของอนุภาค ทำให้เหมาะสมต่อการส่งยาเฉพาะที่ โดยเฉพาะในระบบส่งยาแบบควบคุมหรือเป้าหมาย (targeted drug delivery)

ในงานวิจัยด้านชีววัสดุ mPEG-COOH ใช้ในการสร้างโพลีเมอร์ไฮโดรเจลที่มีคุณสมบัติไม่ทำให้เกิดการอักเสบ และสามารถควบคุมการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ได้ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในเวชภัณฑ์และการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ