ใช้เป็นสารมาตรฐานภายในที่ติดฉลากด้วยไอโซโทปเสถียรในสเปกโตรเมตรีมวลและการศึกษาการเผาผลไหม้เพื่อวัดปริมาณ L-leucine และเมแทบอลิต์ที่เกี่ยวข้องอย่างแม่นยำในตัวอย่างทางชีวภาพ อะตอมเดอทีเรียมช่วยให้สามารถแยกแยะจากสารที่ไม่ติดฉลากได้ชัดเจนระหว่างการวิเคราะห์ นิยมใช้ในงานวิจัยเภสัชจลนศาสตร์ การศึกษาการเผาผลไหม้ของโปรตีน และการโปรไฟล์กรดอะมิโนในห้องปฏิบัติการทางคลินิกและเภสัชกรรม นอกจากนี้ยังใช้ในงานทดลอง tracer เพื่อติดตามเส้นทางการเผาผลไหม้ที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนโซ่กิ่ง