本申请涉及式I化合物：[靶向肽]‑N(R¹)‑X¹(R²)L¹‑[接头]‑R^X_n1(I)。所述靶向肽是环[L‑Phe‑L‑Tyr‑L‑Lys(iPr)‑D‑Arg‑L‑2‑Nal‑Gly‑D‑Glu]‑L‑Lys(iPr)。R¹是H或甲基。X¹是任选地包含杂原子的任选取代的C₁‑C₁₅烃。R²是C(O)OH或C(O)NH₂。L¹是键联(硫醚、酰胺、马来酰亚胺‑硫醇、三唑)。所述接头在生理pH下具有净负电荷并且是具有1‑10个X²L²和/或X²(L²)₂单元的直链或支链，其中：每个X²独立地是任选地包含杂原子的任选取代的C₁‑C₁₅烃；并且每个L²是键联。所述接头任选地还包含键合至L²的白蛋白结合剂。每个R^X是通过单个L²连接的放射性标记基团，其选自：金属螯合剂；含有三氟硼酸酯(BF₃)的辅基；或含有硅‑氟‑受体部分的辅基。所述化合物可用于对表达CXCR4的组织进行成像或用于治疗CXCR4相关疾病或病状(例如，癌症)。