4-Borono-D-phenylalanine ถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง โดยเฉพาะในกระบวนการบอโรนนิวตรอนแคปเจอร์เทอราพี (Boron Neutron Capture Therapy - BNCT) ซึ่งสามารถเลือกเป้าหมายเซลล์มะเร็งได้ เมื่ออะตอมบอロンในสารประกอบถูกเปิดเผยต่อนิวตรอน จะปล่อยอนุภาคที่ทำลายเซลล์มะเร็ง นอกจากนี้ยังใช้ในงานวิจัยชีวเคมีเพื่อศึกษาการขนส่งและเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนในเซลล์ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้มีคุณค่าในการพัฒนาการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมายและตัวแทนวินิจฉัย มีการศึกษาการใช้สารนี้ในการวินิจฉัยโรคและการติดตามการตอบสนองต่อการรักษาโดยใช้เทคนิคทางการแพทย์ขั้นสูง เช่น PET scan