​La diffusion de macromolécules à l'intérieur d'une cellule est généralement bien plus complexe que le mouvement brownien en raison de l'hétérogénéité des biomolécules présentes. À ce titre, les globules rouges sont atypiques car ils sont composés quasi-exclusivement d'hémoglobine.

Des physiciens ont étudié la diffusion de l'hémoglobine en solution par spectrométrie à écho de spin de neutrons, au Laboratoire Léon-Brillouin. Ils observent qu'elle reste brownienne jusqu'à des concentrations physiologiques et qu'elle est similaire dans les globules rouges et en solution, à concentrations égales.

Grâce à un modèle, ils montrent que la diffusion de l'hémoglobine a pour effet de doubler sa capacité à capturer l'oxygène. Il est enfin remarquable que chez l'Homme, la concentration en hémoglobine dans les globules rouges sélectionnée par la nature corresponde à un optimum pour le transport d'oxygène.