Soft chelating irrigation이 GP/AH Plus로충전된근관의 sealing ability에미치는영향에대한평가 유이숙 김태균 이광원 유미경 * 전북대학교치과대학치과보존학교실 ABSTRACT EFFECT OF SOFT CHELATING IRRIGATION ON THE SEALING ABILITY OF GP/AH PLUS ROOT FILLINGS Yi-Suk Yu, Tae-Gun Kim, Kwang-Won Lee, Mi-Kyung Yu* Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Chonbuk National University The purpose of this study was to evaluate the effect of soft chelating irrigant on the sealing ability of root fillings by using a glucose leakage test. A total of 45 single-rooted teeth were selected for the study. The teeth were decoronated leaving a total length of 13mm. The root canals prepared using K3 NiTi rotary instruments to an apical dimension of size 45(0.06 taper). The specimens were then randomly divided into 3 experimental groups of 13 roots each and 2 control groups of 3 roots each. Specimen in each group were prepared with different irrigation protocols : group 1, 2.5% NaOCl; group 2, 2.5% NaOCl and 17% EDTA; group 3, 2.5% NaOCl and 15% HEBP. The root canals were filled with gutta-percha and AH Plus sealer using lateral condensation. After 7 days in 37, 100% humidity, the coronal-to-apical microleakage was evaluated quantitatively using a glucose leakage model. The leaked glucose concentration was measured with spectrophotometry at 1, 4, 7, 14, 21 and 28 days. There was a tendency of increase in leakage in all experimental groups during experimental period. HEBP-treated dentin showed no significant difference with EDTA-treated dentin during experimental period. From the 21th day onward, HEBP-treated dentin showed significantly lower leakage than smear-covered dentin. HEBP- treated dentin displayed a similar sealing pattern to EDTA-treated dentin and a better sealing ability than smear-covered dentin. Consequently, a soft chelator(hebp) could be considered as the possible alternative to EDTA. [J Kor Acad Cons Dent 34(5):484-490, 2009] Key words: Sealing ability, Chelating solution, EDTA, HEBP, Leakage, Smear layer -Received 2009.6.24., revised 2009.9.25., accepted 2009.10.14.- Ⅰ. 서론 근관내기구조작은근관벽의상아세관의입구를막고관간상아질을덮는도말층을생성한다. 도말층은상아질잔 *Corresponding Author: Mi-Kyung Yu Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Chonbuk National University, Geumam- Dong, Deokjin-Gu, Jeonju, Jeonbuk, 561-712, Korea Tel: 82-63-250-2045 Fax: 82-63-250-2049 E-mail: mkyou102@hanmail.net 사및치수조직잔사, 상아모세포돌기, 타액, 박테리아등으로이루어지며두께는 1~2μm 정도지만상아세관안으로40μm 까지채워질수있다 1). 근관충전하기전이러한도말층을제거해야하는지에대해서는아직논란의여지가있다. Pashley 등은도말층이상아세관을막아박테리아대사산물에대한장벽역할을하여상아세관으로박테리아나독소가침투하는것을제한한다고주장하였다 2). 그러나도말층은박테리아의은신처가되고미생물을위한기질을제공할뿐만아니라 3) 상아세관내로의근관세척액과항미생물약제효과를방해할수있다는보고도있다 4). 또한도 484
말층제거는 sealer 가상아세관으로침투할수있게하여근관벽에대한근관충전재의적합을향상시킨다 5-8). 최근도말층이근관충전의 sealing ability 에미치는영향에대한 systematic review 및 meta-analysis 에서도도말층제거가근관계의 fluid-tight seal 을향상시킨다고결론지었다 10). 그러므로근관충전하기전도말층을제거하는것이타당한것으로생각된다 9). 이상적인근관세척액은넓은범위의항균효과를갖고괴사조직을용해하며도말층을제거할수있고낮은독성을지녀야한다. 현재까지이러한기준을모두만족시키는용액은없으나 sodium hypochlorite 는괴사조직용해, 항균효과를지녀근관치료에서필수적인세척액이다. 그러나도말층은무기성분이대부분이므로 NaOCl 은도말층제거에거의영향을미치지못한다 11). 그러므로보조적으로 ethylenediamine tetraacetic acid(edta) 12) 와 citric acid 같은킬레이트제가권장된다. 그러나최근이러한제제들이 NaOCl 과반응하여 NaOCl 의항미생물효과와유기조직을용해하는성질을해친다는문제점이제기되고있다 13,14). 또한 Baumgartner 와 Mader 15) 는 EDTA 와 NaOCl 을순차적으로사용하는것이관주상아질과관간상아질을탈회시켜상아질의점진적인용해를야기한다고하였으며, 이는 NaOCl 이상아질의유기성분을용해시키고 EDTA 가무기성분을탈회시키는작용이교대로일어나기때문이라고하였다. 결국강한킬레이트제인 EDTA 의부식작용 16) 에의해상아질의물리적성질이저해될뿐만아니라상아질에대한접착이불리해지게된다 17,18). 따라서관주상아질과관간상아질을보존해야하는경우중등도의탈회효과를가지는제제가좋은선택이될것이다 16). 최근도말층을제거하는 EDTA 나 citric acid 의대체제들이소개되고있으며, etidronic acid 또는 etidronate 라고알려진 1-hydroxyethylidene-1, 1-bisphosphonate (HEBP) 가잠재적대체제로제안되고있다. HEBP 는 NaOCl 과거의반응하지않아 NaOCl 과의혼합이 HEBP 가칼슘과킬레이트하거나도말층을제거하는능력에영향을미치지않는다. HEBP 역시 NaOCl 의항세균효과를저해하지않는다 13). De-Deus 등은 HEBP 와 NaOCl 을혼합한세척액을사용하여접착근관충전재의높은결합강도를보였다 18). 또한 bisphosphonate 는독성이없으며골흡수를억제하여 osteoporosis 나 Paget's disease 를가진환자들에게전신적으로적용될수있다 19). 근관충전의 sealing ability 를평가하는데다양한방법이이용될수있다. 일반적으로염료침투, 방사성동위원소침투, 박테리아누출, fluid filtration 과같은방법을이용하여누출을검사한다. 그러나실험에서사용된 tracer 와기준이다양하여그결과들은서로모순됨을보인다. 최근 Xu 등에의해 fluid seal 의질을평가하는새로운방법인 glucose leakage model(glm) 이개발되었다 20). Glucose 는분자크기가작아민감한 tracer 로서근관계누출을평가하기위한재료로추천되어왔다. 여러실험에서 GLM 은신뢰할만한 fluid transport method 로받아들여진다 21). 이논문의목적은근관세척액으로약한킬레이트제 1- hydroxyethylidene-1, 1-bisphosphonate(HEBP) 를이용했을때 gutta percha/ah Plus 근관충전의 sealing ability 를 glucose leakage model 로평가하는것이다. Ⅱ. 연구재료및방법 총 45 개의최근발치된단근치를이용하였다. 치근은곧고근관이하나이며근첨이완전히발달된치아를이용하였다. 균열, 우식, 파절, 흡수성결함이있는치근은배제하였다. 치근표면에있는잔존골이나연조직, 치석을제거한뒤실온의 0.02% sodium azide (DUKSAN PURE CHEMICAL CO., LTD., Ansan city, Korea) 용액에담가두었다. 1. 근관기구조작및근관충전 고속핸드피스와 #102R 다이아몬드버 (Shofu INC., Kyoto, Japan) 로모든치아의치관부를제거하여표본의길이가 13mm 가되게하였다. #15 K-file(MANI INC, Takanezawa, Japan) 이근단공에서보일때까지근관내로삽입하여 apical patency 를확인하고근단공과일치되는길이에서 1mm 를빼작업장으로하였다. 근관은 K3 NiTi file(sybronendo, Glendora, Ca, USA) 을 300rpm 의속도로사용하여제조사의지시에따라 crown-down 방법으로근관성형하고근첨성형은 #45/.06 taper 파일로마무리하였다. 근관세척은 27 게이지바늘을연결한 5mL 일회용플라스틱주사기를사용해시행하였다. 준비된치근을무작위로실험군 3 개 (n=13) 와대조군 2 개 (n=3) 로나누었다. 실험군은다음과같은방법으로근관세척하였다. 1 군 : 매기구조작후 0.5mL 2.5% NaOCl 로세척하였다. 2 군 : 매기구조작후 0.5mL, 2.5% NaOCl 로세척하고 3mL, 17% EDTA(pH=7.08) 로 3 분동안최종세척하였다. 3 군 : 매기구조작후 0.25mL, 2.5% NaOCl 과 0.25mL, 15% HEBP 가혼합된용액으로세척하고근관성형후 2mL, 15% HEBP 로 2 분동안최종세척하였다. 근관내잔존하는 NaOCl 이레진계열 sealer 에미치는효과를제거하기위해모든치아를증류수 3mL 로마지막으로세척하였다. NaOCl 용액은 6% NaOCl 용액 (DUK- 485
SAN PURE CHEMICAL CO., LTD., Ansan city, Korea) 을증류수로희석하여제조하였고 ph 11.27 이었다. HEBP 용액은 HEBP 분말을증류수에용해시켜제조하였다. #45 paper point 로근관을건조시키고 gutta percha point (Diadent, Chongju, Korea) 와 AH Plus (Dentsply DeTrey, Konstanz, Germany) 를사용하여측방가압하여충전하였다. 대조군은 1 군과같은방법으로세척하고양성대조군은 sealer 를사용하지않고 gutta percha point 만으로측방가압하여충전하였다. 음성대조군은 gutta percha point 와 AH Plus 를사용하여측방가압하여충전하였다. 모든치근은 sealer 가경화되도록젖은거즈에싸서 37 에 1 주일동안보관하였다. 2. Glucose leakage model 음성대조군은근관입구를포함한모든치근면을 nail varnish로완전히도포하고, 실험군과양성대조군은근관입구와치근단 3mm를제외한모든치근면을 nail varnish 로도포하였다. 치아는 glucose 누출을측정하기위해고안된기구에위치시켰다 20) (Figure 1). 각치근의치관부 4mm를둘러싸도록 resin block을만들어 silicone tube에삽입하였다. Silicone tube를길이 14cm 이상의 plastic tube에연결하였다. 이렇게조립된것을 0.2% NaN3 7mL가들어있는 20mL 유리병의 screw cap에위치시켜치근단 3mm가용액에잠기도록하였다. NaN3는 glucose를분해시켜측정치에영향을줄수있는미생물의성장을억제하기위해이용되었다. Plastic tube에 0.2% NaN3와혼합된 1mol/L glucose 용액 (ph 7.0) 을 plastic tube에치근상방으로높이 14cm가될때까지주입하여정수압 1.5kPa을만들었 다 20). Glucose leakage model 의모든연결부는 Zapit cyanoacrylate(dental Bentures of America, Inc., Coronal, CA) 를사용해누출을방지하였다. 관찰기간동안표본을 37 incubator 에보관하였다. 증발된양을측정하기위해 0.2% NaN3 7mL 가들어있는또하나의유리병을함께보관하여감소된양만큼 0.2% NaN3 를첨가하였다. 3. 미세누출정량 1, 4, 7, 14, 21, 28일에마이크로피펫을이용하여유리병으로부터 20μl 씩추출한후 0.2% NaN3 20μl 를유리병에넣어 7mL로일정하게유지하였다. 시료를페놀-황산법을이용하여 490nm에서 spectrophotometer (PowerWave; D. I. Biotech Ltd, Korea) 로분석하였다. 흡광도를 mmol/l 단위의 glucose 농도로변환하였다. 측정가능한최저 glucose 농도는 0.75mmol/L로이보다낮은값은신뢰성이없는것으로간주하고 0( 누출이없음 ) 으로기록하였다. 그룹간차이를평가하기위해 one-way ANOVA와 Sheffe test를이용하여분석하였다 (P<.05). Ⅲ. 결과 관찰기간동안음성대조군에서 glucose 누출이관찰되지않았다. 그러나양성대조군에서는 1일째부터많은 glucose 누출을보였으며, 28일째까지급속히증가하였다 (Figure 2). 대조군의결과로부터이실험이유효하다는것을확인하였다. 실험기간동안시간경과에따른 glucose 누출량의평균을 Table 1과 Figure 3에제시하였다. 3개실험군에서누출이점차증가하는경향을보였다. 실험기간동안 3군은 1, 2군보다낮은누출을보였다. 그러나전체실험기간동안 3군은 2군과유의한차이가없었다 (P>.05). 21일이후부터는 3군이 1군보다유의하게낮은정도의누출을보였다 (P<.05). Figure 1. Glucose leakage model. Table 1. Microleakage of glucose in experimental groups (mm/l) Time Group 1 Group 2 Group 3 (days) (NaOCl) (EDTA) (HEBP) 1 0 0 0 4 0 0 0 7 0.67±1.23 1.32±1.21 0.83±0.37 14 2.21±2.55 2.15±2.77 1.38±1.41 21 5.38±4.80 a 3.55±2.94 ab 2.12±1.90 b 28 7.00±3.49 a 5.90±2.66 ab 5.34±2.94 b 486
Figure 2. Leakage of positive and negative control groups. Figure 3. Glucose microleakage of experimental groups. Ⅳ. 고찰 근관치료실패의많은부분이부적절한근관충전에기인하는것으로생각되어 sealing ability 가강조되고있다 22). 근관충전의 sealing ability 를평가하기위해염료침투, 방사성동위원소침투, 박테리아누출, fluid filtration 과같은방법이이용되어왔다. 이러한방법들은일반적으로같은원리에기초하며, 발치된치아에서충전된근관을따라 tracer 가침투되는것을평가하는 leakage test 이다 23). 염료나방사성동위원소침투와같은 linear tracer penetration 은투과된 tracer 의부피에관한정보를제공하지못하므로 semi-quantitative study 로간주되며, 결과의변이정도가크다. 따라서 quantitative study 로부터얻은자료가더재현성, 신뢰성이있을것으로기대된다 22). 이연구에서는최근소개된 glucose penetration 장치를선택하였다. 이방법은 tracer 로 glucose 용액을이용하기때문에기존의방법에비해많은장점을가진다. glucose 는분자크기가작고 (180Da) 친수성이며화학적으로안정하여 endodontic microleakage 를감지하는데효과적이다. 또한 Xu 등은 glucose 는박테리아의영양분으로서구강내 glucose 가근관으로들어가면근관내생존한박테리아가번식하여치근단염증을야기할수있으므로다른 tracer 에비해임상적의의를지닌다고하였다 20). 게다가 Pommel 과 Camp 는민감도가높은장치를사용할때 15cm H2O 정도의압력은기포나 fluid 의유입을배제시킬수있으므로충분하다고하였다 24). 이연구에서도낮은치관부압력 (1.5kPa, 15cm H2O) 을적용하였다. 본연구에서누출된 glucose 농도를결정하기위해가장쉽고널리알려진페놀 - 황산법을선택하였다 25). 이방법은황산으로탄수화물을탈수시킨후페놀을첨가하여색소가축적되는원리를기초로한다. 본실험에서는누출된 glucose 를이용하여황색산물이생성되었으며, 그양을 490nm 에서 spectrophotometer 로결정하였다. 도말층제거에이용되는킬레이트제는관주상아질을용해하여세관입구를확장시켜 sealer 가침투할수있게한다. 그리하여 resin-based sealer 의상아질접착강도를증가시킬뿐만아니라 seal 을향상시킨다 26,27). 그러나이연구에서는실험기간동안 EDTA 로도말층을제거한근관의미세누출은 NaOCl 만으로세척한근관과차이가없었다. 이는 EDTA 에의한도말층제거가근관충전의 seal 에영향을주지않는다는것을시사한다. 이러한결과는전기화학적방법을이용해 EDTA 나 MTAD 를최종세정제로사용한경우와 NaOCl 만사용한경우의치근단누출을평가한연구에서그차이가유의하지않음을보인연구와일치하며 29), 도말층으로덮인상아질, EDTA 처리한상아질그리고 BioPure MTAD 처리한상아질이비슷한정도의 glucose 누출을보인다는 De-Deus 등의연구와일치한다 28). 또한 Shemesh 등도 EDTA 로도말층을제거하는것이치근단 4mm 의 sealing 을향상시키지않았다고하였다 30). EDTA, citric acid 와같은강한킬레이트제가과도한상아질탈회를일으켜상아세관을침식시키기때문에 31) 이러한결과가야기된것으로생각된다. 그러므로상아질표면이과도하게처리되지않도록주의를기울여야한다 32). 상아질근관벽에대한근관충전재의적합은근관충전의 sealing ability 에영향을미친다. Glass ionomer sealer 를제외하고는상아질과 sealer 사이의화학적접착은일어날수없다. Resin-based sealer 가상아질에접착하기위해서는 hybridization 과정이중요하다. De-Deus 등의실험에의하면 HEBP 로처리한경우 EDTA 로처리한상아질보다상아세관면적이작고 16) 관간상아질면적은더넓다. 상아질접착의대부분은상아세관보다는관간상아질에있는교원질기질과의미세기계적유지에의해얻어지므로 33), HEBP 를처리한상아질이접착에더유리할것이다. 상아질에대한레진의침투정도또한근관충전의 sealing ability 에영향을미친다. 이실험에서는 epoxy resinbased sealer 인 AH Plus 를사용하였다. AH Plus 는경화 487
시간이길어다른 sealer 들에비해상아질로깊이침투하여 36) 도말층의유무와관계없이상아질에대한높은결합강도를보인다 35). 그러나 MTAD 나 EDTA 로세척하여탈회된상아질을완전히침투하지못한다 37). 레진의불완전한침투는혼성층과탈회되지않은상아질사이에 fluid nanoleakage pathway 를허용하여결합의붕괴를야기한다 34). 따라서탈회깊이측면에서레진이침투할수없을정도의깊이까지탈회시키는강한킬레이트제에비해약한킬레이트제인 HEBP 가이점을갖는다. 또한근관성형시강한킬레이트제를사용하면 preparation error 를일으킬수있으며 NaOCl 과반응하여 NaOCl 의항미생물효과를저해하므로기구조작후사용하는것이권장된다. 반면에 HEBP 는 NaOCl 과반응하지않으며 NaOCl 과혼합되어도칼슘과킬레이트하는능력이나도말층제거에영향을미치지않으므로 13) 기구조작하는동안에사용할수있다. 따라서잔사가축적되는것자체를예방할수있으며 preparation error 도덜발생할것으로생각된다 16). 본연구에서 HEBP 처리한근관은대체로 NaOCl 로만세척한근관과 EDTA 처리한근관에비해 glucose 누출이적었으나 14 일까지는유의한차이가없었다. 21 일이후부터는 HEBP 처리한근관이 NaOCl 로만세척한근관보다유의한정도로낮은누출을보였다. 따라서 21 일이후로 HEBP 로처리한근관에서근관충전이도말층이잔존된경우보다 sealing ability 가우수하다고할수있다. 그러나본연구에서실험기간은단기간이므로 sealing ability 에대한 HEBP 와 EDTA 의영향을명확히비교하기위해서는장기간의실험결과가필요할것으로생각된다. 본연구에서 28 일에 glucose 누출을보이지않는표본은존재하지않았다. 모든미생물이치근단부위에도달할수는없으나 glucose 와같은미생물의영양분은근관으로침투할수있어박테리아의독성산물이치근단부위에도달하게될것이다. 치근단염증은박테리아나그들의독성산물이축적된결과로발생하므로누출된 glucose 누적량이적게나타난 HEBP 로도말층을제거하는것이적절하다고여겨진다. 본연구의결과를임상에적용하기위해서는 HEBP 가작용하는기전, 치근강도에미치는영향, 치근단조직에대한적합성등에대한더많은연구가필요할것이다. Ⅴ. 결론 이연구결과에기초하여, soft irrigation protocol 이 GP/AH Plus 로충전된근관의 sealing ability 에미치는영향에대해다음과같은결론을내렸다. 1. Glucose leakage model 은근관충전재와근관벽을따라발생하는 endodontic leakage 를양적으로장기 간에걸쳐나타낼수있는유용하고민감한방법이다. 2. HEBP 처리된근관의 glucose 누출은실험기간동안 EDTA 처리된근관과유의한차이가없었으며, 21 일이후부터는도말층이잔존된근관보다유의하게적었다. 3. 위실험결과와강한킬레이트제에대한약한킬레이트제의이점을고려해보아 HEBP 는 EDTA 를대체할수있을것이다. 참고문헌 1. Czonstkowsky M, Wilson EG, Holstein FA. The smear layer in endodontics. Dent Clin North Am 34:13-25, 1990. 2. Pashley DH, Michelich V, Kehl T.J. Dentin permeability: effects of smear layer removal. Dent Res 59:1398-1403, 1980. 3. Pashley DH. Smear layer: Physiological considerations. Operative Dentistry Supplement 3, 13-29, 1984. 4. Foster KH, Kulild JC, Weller RN. Effect of smear layer removal on the diffusion of calcium hydroxide through radicular dentin. J Endod 19:136-140, 1993. 5. White RR, Goldman M, Lin PS. The influence of the smeared layer upon dentinal tubule penetration by plastic filling materials. J Endod 10:558-562, 1984. 6. Okşan T, Aktener BO, Sen BH, Tezel H. The penetration of root canal sealers into dentinal tubules. Int Endod J 26:301-305, 1993. 7. Economides N, Liolios E, Kolokuris I, Beltes P. Longterm evaluation of the influence of smear layer removal on the sealing ability of different sealers. J Endod 25: 123-5, 1999. 8. 이정민, 박상혁, 최기운. Smear layer 처리에따른미세누출에대한연구. 대한치과보존학회지 31:378-389, 2006. 9. Johnson WT, Gutmann JL. Obturation of the cleaned and shaped root canal system. In: Cohen S, Hargreaves KM, eds. Pathways of the Pulp, 9th edn. St Louis, MO: Mosby Elsevier, pp.358-99, 2005. 10. Shahravan A, Haghdoost AA, Adl A, Rahimi H, Shadifar F. Effect of smear layer on sealing ability of canal obturation: a systematic review and meta-analysis. J Endod 33:96-105, 2007. 11. Lester KS, Boyde A. Scanning electron microscopy of instrumented, irrigated and filled root canals. Br Dent J 143:359-367, 1977. 12. Hulsmann N, Heckendorff M, Lennon A. Chelating agents in root canal treatment: mode of action and indications for their use. Int Endod J 36:810-830, 2003. 13. Zehnder M, Schmidlin P, Sener B, Waltimo T. Chelation in root canal therapy reconsidered. J Endod 31:817-820, 2005. 14. Grawehr M, Sener B, Waltimo T, Zehnder M. Interaction of ethylenediamine tetracetic acid with sodium hypochlorite in aqueous solutions. Int Endod J 36:411-415, 2003. 15. Baumgartner JC, Marder CL. A scanning electron microscopic evaluation of four root canal irrigation regimens. J Endod 13:147-157, 1987. 16. De-Deus G, Zehnder M, Reis C, Fidel S, Fidel RA, 488
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국문초록 유이숙 김태균 이광원 유미경 * 전북대학교치과대학치과보존학교실 본연구의목적은 glucose leakage test 를이용하여 soft chelating irrigation 이근관충전의 sealing ability 에미치는영향을평가하는것이다. 발치된 45 개의단근치를수집하여치관부를잘라내치근이총 13mm 가되게하였다. 근관은 K3 NiTi 구동기구를사용하여성형하고 #45/.06 taper 까지확대하였다. 3 개의실험군 (n=13) 과 2 개의대조군 (n=3) 으로나누었다. 실험군은다음의세척방법으로처리하였다. 1 군, 2.5% NaOCl 로세척 ; 2 군, 2.5% NaOCl 로세척후 17% EDTA 로최종세척 ; 3 군, 2.5% NaOCl 과 15% HEBP 혼합용액으로세척. 근관은 gutta-percha 와 AH Plus 를사용하여측방가압으로충전하였다. 37, 습도 100% 에서 7 일동안보관하고 glucose leakage model 을이용하여치관부로부터치근부방향의미세누출을정량화하였다. 1, 4, 7, 14, 21, 28 일째누출된 glucose 의농도를 spectrophotometry 로측정하였다. 분석결과모든실험군에서실험기간동안누출이증가하는경향이있었다. HEBP 처리군은실험기간동안 EDTA 처리군과유의한차이를보이지않았다. HEBP 처리군은 21 일이후부터도말층으로덮인 NaOCl 처리군에비해유의하게낮은누출을보였다. HEBP 로처리된상아질은 EDTA 로처리된상아질과비슷한양상의폐쇄를보였으나도말층이남아있는상아질보다는우수한 sealing ability 를나타냈다. 그러므로약한킬레이트제인 HEBP 는 EDTA 의대안이될수있을것이다. 주요단어 : sealing ability, 킬레이트용액, EDTA, HEBP, 누출, 도말층 490