나노바디(nanobody)는 식품 안전성 바이오센서의 유망한 인식 요소로 주목받고 있으나, 이들의 구조적 다이내믹스와 리간드 결합 간 연관성은 아직 충분히 이해되지 않고 있습니다. 본 연구에서는 오크라톡신 A(OTA) 감지를 위한 나노바디 기반 검출 시스템의 구조적 다이내믹스-기능 상관관계를 규명하고, 그 엔지니어링을 유도하기 위한 통합 계산-실험 프레임워크를 제시하였습니다. OTA를 표적으로 하는 나노바디 NB28을 활용하여, 분자 동역학 시뮬레이션, 이온 이동도-질량분석, 충돌 유도 풀림 실험을 통해 리간드 인식 메커니즘을 규명하였습니다. NB28은 터널형 결합 메커니즘을 통해 OTA와 결합하며, 이에 따라 확장된 상태로의 뚜렷한 구조 변화를 유도함을 확인하였습니다. 충돌 단면적 측정 및 풀림 프로파일을 통한 실험적 검증도 수행하였습니다. 해당 구조 동역학적 통찰을 바탕으로, 감도 향상과 특이성 유지를 동시에 달성할 수 있도록 T80C 변이체를 개발하였으며, 이 변이체는 IC50 값이 감소하여 기존 NB28 대비 약 1.8배 향상된 검출 민감도를 보였습니다. T80C는 곡물 매트릭스 전반에 걸쳐 일관된 성능을 나타냈으며, EU 규제 기준인 5 μg/kg 이하의 검출 한계도 충분히 충족시켰습니다. 본 연구의 구조적 다이내믹스 기반 접근법은 식품 안전성 바이오센서 개발을 위한 보편적 전략으로 적용될 수 있을 것입니다.