Grafen a jeho deriváty přitahují v posledním desetiletí obrovskou pozornost díky jejich možnému využití v biomedicíně, a to například jako materiálů pro biologické zobrazování, tkáňové inženýrství a doručování léků či genů. V této diplomové práci jsou shrnuty aktuální poznatky o biologických aplikacích grafenu a jeho derivátů. Dále je v této práci představen zcela nový hydrofilní derivát grafenu zvaný grafenová kyselina (G-COOH). Cílem této práce je zkoumání biologických interakcí G-COOH, stejně jako jejího případného využití v genové terapii jako vektoru pro doručování genů. V první řadě byla provedena systematická analýza cytotoxicity G-COOH, která potvrdila excelentní biokompatibilitu tohoto materiálu. Následně byla G-COOH povrchově modifikována kationickým polymerem polyethyleniminem. Výsledné konjugáty získaly schopnost vazby DNA a jsou tedy potenciálně využitelné v genové terapii.Graphene and its derivatives have attracted enormous attention in the past decade due to their potential biological applications including bioimaging, tissue engineering and drug/gene delivery. In this master's thesis, the current knowledge on biological applications of graphene-based nanomaterials is summarized and newly developed hydrophilic graphene derivative called graphene acid (G-COOH) is presented. The goal is to explore biological interactions of G-COOH as well as possible application of graphene acid as a gene delivery vector. Firstly, a systematic study of G-COOH cytotoxicity was performed. These analyses confirmed its excellent biocompatibility. Secondly, graphene acid was conjugated with cationic polymer polyethyleneimine forming DNA-binding nanoparticles with possible application in gene therapy.