Předkládaná disertační práce je zaměřena na nové typy uhlíkových nanomateriálů (Carbon nanomaterials - CNMs), které díky svým mimořádným vlastnostem nachází uplatnění v široké škále biomedicínských a environmentálních aplikací. S tím jde však ruku v ruce otázka jejich bezpečného použití v těchto oblastech, a proto se práce zabývá jak humánní, tak environmentální toxicitou CNMs. V části humánní toxicity byla demonstrována klíčová role in vitro testů akutní toxicity CNMs pro selekci bezpečné koncentrace, která může být následně využita pro biomedicínskou aplikaci. Současně byla studována interference CNMs s metodami akutní in vitro toxicity a především možnost jejího překonání pro získání spolehlivých výsledků, což je klíčové pro budoucí bezpečnou a udržitelnou aplikaci CNMs v biomedicínské oblasti. Ve druhé části práce byla zkoumána environmentální toxicita grafen oxidu (GO) vůči organismům z různých úrovní trofického řetězce vodního ekosystému. Byla pozorována silná závislost povrchové oxidace na toxickém efektu GO. Na druhou stranu, i velmi jednoduché organismy byly schopny se vůči škodlivému účinku GO úspěšně bránit, což naznačuje, že GO nemusí být pro organismy ve vodním prostředí nebezpečný i ve velmi vysokých koncentracích (mg/L).The dissertation thesis focuses on new types of carbon nanomaterials (CNMs), which are used in a wide range of biomedical and environmental applications due to their extraordinary properties. However, their usage goes hand in hand with the question of their safety in these fields, therefore the thesis addresses both the human and environmental toxicity of CNMs. In the human toxicity part, the key role of in vitro acute toxicity tests of CNMs for the selection of safe concentrations that can be subsequently used for biomedical application was demonstrated. Furthermore, the interference of CNMs with acute in vitro toxicity assays was studied and, more importantly, the possibility of overcoming interference was described to obtain reliable results. That is a crucial premise for future safe and sustainable application of CNMs in the biomedical field. In the second part, the environmental toxicity of graphene oxide (GO) towards organisms from different trophic levels of the aquatic ecosystem was investigated. A strong dependence of surface oxidation on the toxic effect of GO was observed. On the other hand, even very simple organisms were able to defend themselves and successfully mitigate harmful effect of GO, suggesting that GO may not be hazardous to organisms in the aquatic environment even at very high concentrations (mg/L).