ใช้ในงานวิจัยด้านชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุลเป็นหลัก โดยเฉพาะในการศึกษาโครงสร้างและพลวัตของโปรตีนผ่านเทคนิคการสเปกโทรสโกปี EPR (Electron Paramagnetic Resonance) เนื่องจากมีหมู่ไนโตรซิลที่เสถียร ทำหน้าที่เป็นตัวทำเครื่องหมายเชิงสปิน (spin label) ที่จับกับโมเลกุลชีวภาพได้ดี

นิยมใช้ติดฉลากโปรตีนผ่านพันธะโคาเวเลนต์แบบอะไมด์กับหมู่คาร์บอกซิล เช่น ที่ปลาย C-terminus หรือบนสายข้างของอะมิโนกรดแอสพาร์ทิก/กลูตามิก เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง การเคลื่อนไหว หรือการโต้ตอบระหว่างโมเลกุลในระบบชีวภาพ

นอกจากนี้ยังใช้ในงานศึกษาเกี่ยวกับไมโครอินไวรอนเมนต์ (microenvironment) ภายในเซลล์ เช่น ความหนืด ความเป็นขั้ว หรือการแพร่กระจายของโมเลกุล เนื่องจากสัญญาณ EPR ไวต่อสภาพแวดล้อมรอบตัว

ยังมีการประยุกต์ใช้ในระบบส่งยาแบบมีเป้าหมายและการถ่ายภาพทางการแพทย์ในระดับห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะการพัฒนาตัวชี้วัดการอักเสบหรือความเครียดจากออกซิเดชันในเนื้อเยื่อ

นอกจากนี้ ยังใช้ในวิทยาศาสตร์โพลิเมอร์เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวของโซ่และไมโครสตรักเจอร์ในมาโครโมเลกุลสังเคราะห์